[发明专利]实时调节并联贮箱排放以减小变轨发动机干扰力矩的方法

说明书

本发明涉及实时调节并联贮箱排放以减小变轨发动机干扰力矩的方法，步骤包括：获取卫星输入信息；获得反映贮箱安装位置和系统混合比的矩阵、卫星机械坐标系下的推力矢量、卫星机械坐标系下发动机推力作用点信息；确定变轨开始时的贮箱推进剂装填量、卫星质心、发动机推力矢量与卫星质心处XY平面的交点坐标；分时间步逐步迭代计算变轨过程中卫星X、Y向质心调节目标值等；卫星变轨时，根据确定的贮箱的落压/恒压模式，在轨操作相关阀门，实时调节并联贮箱排放，以减小变轨发动机干扰力矩。本发明综合考虑了发动机的性能参数和装星精度误差等因素，贴紧工程实际，便于工程应用并助于提升计算精度。

技术领域

本发明涉及实时调节并联贮箱排放以减小变轨发动机干扰力矩的方法，属于卫星变轨技术领域。

背景技术

卫星变轨发动机安装在卫星的舱板外表面，其推力矢量一般与卫星某一几何中心轴线重合，卫星变轨飞行方向也即推力矢量方向。

近年来随着卫星推进剂携带量增加及卫星构型优化，越来越多的双组元化学推进系统卫星采用了并联贮箱方案，即氧化剂和燃烧剂各装填在2台贮箱，卫星变轨时2台贮箱同时向外排放推进剂。同种推进剂的2台贮箱对称布置在卫星变轨飞行方向几何中心轴线的两侧，2台贮箱等流量向外排放推进剂时卫星的质心基本在变轨飞行方向几何中心轴线、也即推力矢量附近，可以确保变轨时卫星姿态的稳定。

但是，受变轨发动机安装误差、贮箱推进剂排放偏差等因素影响，工程实际中卫星变轨时卫星质心并严格不通过推力矢量，而是距离推力矢量存在微小距离，这也就造成了变轨发动机推力产生了干扰力矩，干扰力矩会对卫星变轨时的姿态稳定产生影响，需要姿控推力器或其他部件额外工作生成姿控力矩抵消干扰力矩以维持卫星姿态稳定，这增加了卫星变轨的风险。

正是因为并联贮箱卫星的2台并联贮箱排放不均衡，会导致卫星质心产生偏移，对卫星变轨飞行产生干扰力矩。因此需要对并联贮箱的平衡排放和卫星质心进行控制。

现有技术关于并联贮箱的调节平衡排放的方法中，仅能将并联贮箱的排放调节平衡，未能建立平衡排放与卫星质心以及干扰力矩的关系，没有关于通过调节并联贮箱排放减小变轨发动机干扰力矩的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出实时调节并联贮箱排放以减小变轨发动机干扰力矩的方法，在并联贮箱卫星变轨过程中分时独立控制每台贮箱气口端阀门的开闭，调节每台贮箱气垫压力，进而调节每台贮箱的推进剂排放流量、推进剂剩余质量以及卫星质心，进而使变轨过程中卫星质心接近变轨发动机推力矢量，达到减小变轨发动机干扰力矩的效果。

本发明解决技术的方案是：

实时调节并联贮箱排放以减小变轨发动机干扰力矩的方法，步骤包括：

S1、获取卫星输入信息，包含卫星干星质量和质心、贮箱和发动机的性能参数及上星安装参数、推进剂的密度、贮箱压降、贮箱上下游压力信息；

S2、获得反映贮箱安装位置和系统混合比的矩阵、卫星机械坐标系下的推力矢量、卫星机械坐标系下发动机推力作用点信息；

S3、确定变轨开始时的贮箱推进剂装填量、卫星质心、发动机推力矢量与卫星质心处XY平面的交点坐标；

S4、分时间步逐步迭代计算变轨过程中卫星X、Y向质心调节目标值、推进剂装填量调节目标值、每台贮箱的流量、贮箱落压/恒压模式、气垫压力，通过控制贮箱的落压/恒压模式最终使卫星X、Y向质心逐渐接近发动机推力矢量与卫星质心处XY平面的交点，使变轨发动机的干扰力矩逐步降低；

S5、卫星变轨时，根据S4确定的贮箱的落压/恒压模式，在轨操作相关阀门，实时调节并联贮箱排放，以减小变轨发动机干扰力矩。

进一步的，S2中，获得反映贮箱安装位置和系统混合比的中间变量矩阵