[发明专利]一种航天器流体环反作用执行机构

说明书

技术领域

本发明涉及航天器姿态控制技术领域，具体地说，是一种用于航天器姿态控制系统的航天器流体环反作用执行机构。

背景技术

姿态控制执行机构是根据航天器姿态控制器给出的控制指令，产生控制力矩，改变航天器姿态运动的装置。目前可用于航天器主动姿态控制的执行机构主要包括推力器、动量轮或反作用轮等。推力器通过排出一定质量的气体产生控制力矩实现航天器姿态控制，但航天器自身携带燃料有限，且推力器所固有的瞬时作用效果会引起挠性附件的振动，影响航天器的控制精度。动量轮或反作用轮通过高速飞轮转动进行与航天器角动量的交换，实现航天器的姿态控制，但其结构复杂，体积和重量较大，在高速转动下运动部件的非均匀性会产生高频干扰，易磨损，可靠性和使用寿命受限。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种航天器流体环反作用执行机构，该执行机构利用电磁泵驱动液体环产生角动量实现航天器的姿态控制，能够为航天器特别是微小型卫星的姿态控制提供多轴控制力矩，具有机构体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命不受限、无机械转动部件的特点。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种航天器流体环反作用执行机构，包括以下部分：

安装基座1，采用三正交面板及一斜装面板相配合的冗余安装方式，为航天器提供三轴姿态控制；

流体环2，为四个，并分别设置于三正交面板和斜装面板上，形成角动量产生装置；

填充液9，填充于液体环内，并通过电磁泵组件的驱动而流动；

电磁泵组件4，产生用于驱动填充液流动的电场及磁场；

屏蔽盒5，罩装住电磁泵组件的外部，用于屏蔽电场及磁场。

优选地，所述流体环包括圆环形管路3，所述填充液储存于所述圆环形管路内。

优选地，所述填充液9为粘滞性较小、导电率较高的离子导电液体或液态金属导电液体。

优选地，所述电磁泵组件4包括：磁装置6以及电极板，所述磁装置用于产生磁场，所述电极板用于产生电场；所述磁场与电场之间相互垂直，且大小及方向可调节。

优选地，所述电磁泵组件还设有流量计。

优选地，所述磁装置6为U型永磁铁或电磁铁。

优选地，所述屏蔽盒5采用高导电、高导磁的良导体材料。

本发明提供的航天器流体环反作用执行机构，其工作原理是：在相互垂直的电场和磁场同时作用下，导电液体物质中的离子或粒子会受到洛伦兹力，在洛伦兹力驱动下液体流动。液体在圆环形管路中流动时产生角动量，根据角动量守恒，流体环与航天器进行角动量交换。通过改变电场和磁场的大小和方向，可使液体在圆环形管路内以不同的流速和方向流动，进而实现航天器的姿态控制。

与现有技术相比，本发明具有如下有意效果：

(1)与推力器相比，本发明不消耗燃料，使用寿命长，经济效益好，且瞬时作用也不会引起挠性附件振动，控制精度高。

(2)与动量轮或反作用轮相比，本发明无高速转动机械部件，故机械噪声很低，可靠性高，结构简单，且不会产生高频干扰。

(3)本发明中流体环采用三正交加一斜装的安装方式，增加了控制系统冗余度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明航天器流体环反作用执行机构装配示意图；

图2是本发明中流体环结构示意图；

图3是本发明中电磁泵组件剖面示意图；

图4是本发明中电磁泵组件工作原理示意图；

图中：1为安装基座，2为安装基座，3为圆环形管路，4为电磁泵组件，5为屏蔽盒，6为磁装置，7为电极板a，8为电极板b，9为填充液。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供了一种航天器流体环反作用执行机构，包括以下部分：

安装基座1，采用三正交面板及一斜装面板相配合的冗余安装方式，为航天器提供三轴姿态控制；

流体环2，为四个，并分别设置于三正交面板和斜装面板上，形成角动量产生装置；

填充液9，填充于液体环内，并通过电磁泵组件的驱动而流动；