[发明专利]一种阵列式臂载推进器变推力控制系统

说明书

本发明一种阵列式臂载推进器变推力控制系统，包括氧化剂贮存箱、气动增压器、2自由度机械臂平台、推进器装置、单向阀门、开关阀门组合、阀门控制器和机械臂控制器；氧化剂贮存箱通过单向阀门与气动增压器连接，气动增压器通过多个组合阀门逻辑和排气管路与推进器装置上的喷气孔连接；阀门控制器通过对开关阀门组合的控制实现了喷气孔的开关喷气，进而实现推力大小的变换；机械臂控制器通过控制2自由度机械臂上关节的旋转运动，实现推进器在二维方向上的调整，从而实现喷气方向的调整以及推力方向的改变。

技术领域

本发明提供了一种阵列式臂载推进器变推力控制系统，主要应用于太空探测过程中的卫星姿态控制与发射。

背景技术

在深空探测领域，卫星和深空探测器扮演着重要角色，推进器系统在飞行器的飞行过程中起着关键作用，这些推进器的作用主要有两个方面,一是用于对卫星飞行器的进行精确的姿态控制；二是为卫星飞行器做星际旅行时提供足够大的速度增量。目前大部分卫星和深空探测器采用常规化学推进技术。传统的推进器主要是采用了单个喷气装置，无法实现推力大小的可控。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种阵列式臂载推进器变推力控制系统，既能够实现对助推方向的控制，也能够通过设定助推装置中喷气口的逻辑组合，实现推力大小的可控。

本发明的技术方案是：一种阵列式臂载推进器变推力控制系统，包括氧化剂贮存箱、气动增压器、2自由度机械臂平台、推进器装置、单向阀门、开关阀门组合、阀门控制器和机械臂控制器；氧化剂贮存箱通过单向阀门与气动增压器连接，气动增压器通过多个组合阀门逻辑和排气管路与推进器装置上的喷气孔连接；阀门控制器通过对开关阀门组合的控制实现了喷气孔的开关喷气，进而实现推力大小的变换；机械臂控制器通过控制2自由度机械臂上关节的旋转运动，实现推进器在二维方向上的调整，进而实现喷气方向的调整以及推力方向的改变。

所述推进器装置采用圆柱形阵列式，推进器装置上的喷气孔采用了阵列式结构。

所述阵列式结构包括等间距并对称的2ⁿ⁺¹-3个喷气孔。

所述的开关阀门组合共有2^n-1+n个，具体包括总开关阀门Q₁、Q₂…Q_n，开关阀门l_{k_1}、l_{k_2}…l_{k_n}，其中k＝1、2、3……n；总开关阀门Q₁与开关阀门l_{1_1}、连接，总开关阀门Q₂与开关阀门l_{2_1}、l_{2_2},总开关阀门Q₃与开关阀门l_{3_1}、l_{3_2},l_{3_3},l_{3_4},连接依次开关总阀k_n与l_{k_1}、l_{k_2}…l_{k_n}连接。

推进器的端面分布着n个同心圆，同心圆之间是等间距的；同心圆由内向外分别分布着1、4、8、16…2ⁿ个喷气孔。

所述阀门控制器通过逻辑变换实现了喷气孔的开关喷气的具体过程为：位于第p个同心圆上的、相连的、能够组成正方形的喷气孔由同一个开关阀门控制；每开启一个开关阀门则实现4个喷气孔的喷气，从而实现推力大小的变换；p＝1，2……n。

本发明与现有方法相比的优点在于：

采用了阵列式推进装置，实现了推进器的推力的线性组合变换，保证了推力大小的动态调整能力和提高了推力的精确度；采用了2自由度的机械臂平台，能够实现了推进了方向的调整，保证了推进器运动过程的抗干扰能力。

附图说明

图1系统结构示意图；