[发明专利]一种并联布置贮箱卫星横向质心调整方法

说明书

一种并联布置贮箱卫星横向质心调整方法，通过设计并联贮箱卫星不同贮箱内推进剂的加注重量，在完成航天器推进剂加注的同时，无需额外增加配重块，实现航天器发射状态整星横向质心的调整，利用同种推进剂贮箱加注重量差，实现整星零配重横向质心调整策略，能够有效提高航天器的载荷承载能力，具有较强的工程应用价值和前景。

技术领域

本发明涉及一种并联布置贮箱卫星横向质心调整方法，属于航天器质心调整领域。

背景技术

质心是航天器重要的质量特性，将直接影响航天器的发射以及在轨性能，甚至整个任务的成败。一方面，为了减小火箭发射段干扰力矩，确保发射成功，在设计阶段，运载火箭会对航天器横向质心提出明确的要求；另一方面，对于需要在轨变轨和位置保持的航天器，横向质心直接影响轨道控制时引入的姿态干扰力矩，进而影响航天器的控制性能和推进剂消耗量。

运载火箭对航天器质心约束主要考虑减小火箭发射段的干扰力矩，要求卫星横向质心相对原点偏差小于一定范围，同时考虑减小卫星在变轨段轨控发动机点火引入的姿态干扰力矩，通常采取以下措施使得卫星初始质心尽量在原点附近：在设计阶段，通过航天器构型和仪器设备布局优化设计，使航天器质心尽量满足要求；在推进剂加注前，对航天器进行质测，根据测量结果采用增加配重块的策略，对航天器横向质心进行最终调整。

采用在航天器适当位置配置配重块的质心调整方法简单有效，但是会额外增加航天器的呆重，从而降低了航天器的承载效率。以高轨大型通信卫星为例，为将整星质心调整至理想位置，需要额外增加数千克至数十千克的配重重量。若实现零配重质心调整，将上述重量转化为有效载荷重量，将直接带来非常可观的经济效益。

随着高轨卫星大型化、分舱模块化以及多载荷适应化发展，包括美国波音公司的BSS-702平台在内的多种高轨卫星平台都采用了4个并联布置推进剂贮箱的布局方案。为了满足整星质心的设计要求，一般同种推进剂的2个贮箱相对整星纵轴对称安装。此时，同种推进剂贮箱内的推进剂加注量差将直接影响卫星横向质心位置。并联布置贮箱卫星质心控制较之采用串联贮箱的卫星更为复杂。

文献[1]“陈晓杰.并联平铺贮箱卫星在AIT阶段的横向质心高精度保证方法.CN201610957694.7”与文献[2]“陈晓杰,董瑶海,陆国平,等.高轨并联平铺贮箱卫星的高精度推进剂加注方法.CN201610957716.X”从提高卫星质心确定精度的角度，针对高轨并联贮箱卫星，分别提出了一种高精度质心确定方案和一种推进剂加注的具体方法。但均未利用并联贮箱推进剂加注量对整星横向质心的调整能力，设计整星质心调整策略。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，现有质心确定方法通过配重块进行调整容易出现的承载效率低、利用高精度控制卫星质心的方法均未利用并联贮箱推进剂加注量对整星横向质心的调整能力的问题，提出了一种并联布置贮箱卫星横向质心调整方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种并联布置贮箱卫星横向质心调整方法，具体步骤如下：

(1)获取各推进剂贮箱安装位置坐标，所述推进剂贮箱包括第一氧箱、第二氧箱、第一燃箱、第二燃箱，各推进剂贮箱安装位置坐标即各推进剂贮箱质心位置坐标；

(2)对加注推进剂前整星进行质量特性测试，获取加注推进剂前整星初始质量，并获取整星横向初始质心位置坐标；

(3)对加注推进剂后整星质量进行确定，同时卫星发射前确定推进剂加注总量；

(4)确定推进剂贮箱的推进剂最大填充比，同时计算当卫星进入轨道转移段并消耗部分推进剂后，推进剂贮箱的推进剂最小填充比及变轨过程中消耗的推进剂于贮箱内占比；

(5)根据步骤(4)所得数据计算第一氧箱、第二氧箱总质心位置的调整距离，同时计算第一燃箱、第二燃箱总质心位置的调整距离；