[发明专利]一种分舱优化设计的桁架式GEO卫星推力器布局方法

摘要

本发明一种分舱优化设计的桁架式GEO卫星推力器布局方法，不仅满足了桁架式GEO卫星推力器均在推进服务舱布局的分舱模块化设计基本需求，而且将推进服务舱背地板四角安装的4个10N推力器按照具有尽可能大的卫星变轨效率、足够大的克服大推力变轨发动机干扰力矩的能力、兼顾推进剂沉底及三轴姿态控制与角动量卸载等需求设计其布局方位角，在整星质心明显高于推进服务舱上端的不利条件下，东西位保、南北位保的推力器布局采用成对10N推力器推力矢量斜向平行布局方法，使东西位保的推力器布局兼顾俯仰姿态控制与角动量卸载功能，使南北位保的推力器布局兼顾滚动、俯仰、偏航姿态控制与角动量卸载功能，节省姿态控制与角动量卸载推进剂。

主权项

一种分舱优化设计的桁架式GEO卫星推力器布局方法，其特征在于步骤如下：1)在推进服务舱背地板安装大推力变轨发动机，在大推力变轨发动机推力矢量进行标定后，按保证变轨发动机推力矢量通过质心与Z轴方向一致的目标，调整变轨发动机在卫星机械坐标系中的安装方向，使大推力变轨发动机点火时，在X、Y轴方向产生不超过±5.0Nm的干扰力矩，在Z方向产生不超过±0.7Nm的干扰力矩；2)在推进服务舱背地板四角沿Z方向安装4个10N推力器1A、2A、3A、4A，再将东边2个推力器1A、4A和西边2个推力器2A、3A的喷管方向分别向东和向西偏转一个θ角，或将南边2个推力器1A、2A和北边2个推力器3A、4A的喷管方向分别向南和向北偏转一个θ角，对推力器进行布局，保证推力器1A、2A、3A、4A配对工作，产生的三轴姿态控制力矩不小于变轨发动机点火时对应轴的干扰力矩的2倍；3)采用成对10N推力器推力矢量斜向平行布局方法，在推进服务舱东板和西板中间，即XOZ平面内，各安装2个推力器1E、2E和1W、2W，用于东西位保，并且兼顾俯仰姿态控制与角动量卸载功能，东西位保推力器的推力矢量与卫星本体系Z轴相交点包容了全寿命期间的整星质心变化范围，且各留出裕度，确保东西位保推力器工作时俯仰姿态控制的极性正确；4)采用成对10N推力器推力矢量斜向平行布局方法，在推进服务舱南板和北板各安装4个10N推力器1S、2S、3S、4S和1N、2N、3N、4N，以YOZ平面对称布局，用于南北位保，并且兼顾滚动、俯仰、偏航姿态控制与角动量卸载功能，南北位保推力器的推力矢量与卫星本体系XOZ平面相交点的Z轴分量包容了同步轨道全寿命期间的整星质心变化范围，且各留出裕度，确保南北位保推力器工作时滚动姿态控制的极性正确；5)南板10N推力器3S、4S和北板10N推力器3N、4N分别与推力器1S、2S和推力器1N、2N保持斜向平行布局，不降低南北位保工作效率，但推力器3S、4S和推力器3N、4N安装位置的Z轴分量降低到足够小，兼作变轨期间背地板1A、2A、3A、4A的姿态控制备份；6)推力器布局后进行10N推力器羽流影响分析，确保星表附件受到的推力器羽流干扰力、干扰力矩、热流量、微粒污染累计量应在允许范围内，所述星表附件包括星上敏感器、太阳翼、大天线、可展开热辐射器，否则调整相关推力器的安装位置和安装角。