[发明专利]用于无拖曳卫星的变推力冷气推进系统及方法

说明书

本发明为一种用于无拖曳卫星的变推力冷气推进系统及方法，用于无拖曳卫星的变推力冷气推进系统，包括气瓶、自锁阀、减压阀、质量流量传感器以及推力器，气瓶通过输出管路连接推力器；输出管路上设置有自锁阀，所述自锁阀将所述输出管路分为上路管路和下路管路；下路管路上设置有减压阀；推力器的入口端设置有实时检测气体质量流量的质量流量传感器。本发明利用推进剂质量流量与推力之间的关系，实时测量推力大小，推力器按控制指令调节喉部节流面积，将推力大小设置为卫星当前控制需求的推力，因此，提高了卫星无拖曳控制的精度，取得了结构简单、可靠性高、推力稳定等有益效果。

技术领域

本发明涉及无拖曳卫星的推进设备，具体地，涉及一种用于无拖曳卫星的变推力冷气推进系统及方法。

背景技术

无拖曳卫星要求提供一个近乎纯引力作用下的飞行环境，传统的飞轮和磁力矩器姿控指标已经不满足要求，需要推力器推力大小达到微牛量级，且推力大小可根据控制需求进行实时调节。目前，冷气微推进系统大多采用恒推力输出，无法提高无拖曳卫星控制精度，这个问题始终难以解决。

申请号为201410775324.2的发明专利公开了一种卫星推力器布局方法，用于三轴稳定的卫星推力器布局，实现推进剂的节省。该方法包括：根据卫星的质量特性和结构构型参数以及卫星推力器的布局构型参数，确定卫星推力器的初步布局参数；根据卫星推力器的羽流影响分析结果和敏感器视场分析结果，对卫星推力器的初步布局参数进行调整，从而获得优化的推力器布局参数。因此，本发明可有效利用卫星转移轨道变轨期间姿态控制产生的推力，以及在轨运行期间南北位置保持和动量轮卸载产生的姿态控制推力，进行辅助的轨道控制，以减小推进剂消耗量，增加卫星在轨运行寿命，同时使得姿态和轨道控制功能备份多，适应卫星质心变化范围大，利于卫星天线布局设计，且可根据客户要求进行推力器减配。但是上述方案无法实现推力大小调节问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于无拖曳卫星的变推力冷气推进系统及方法。

根据本发明提供的一种用于无拖曳卫星的变推力冷气推进系统，包括气瓶、自锁阀、减压阀、质量流量传感器以及推力器，其中：

所述气瓶通过输出管路连接推力器；

所述输出管路上设置有自锁阀，所述自锁阀将所述输出管路分为上路管路和下路管路；

所述下路管路上设置有减压阀；

推力器的入口端设置有实时检测气体质量流量的质量流量传感器。

优选地，还包括加排阀，所述加排阀设置在气瓶出管口，用于向气瓶内填充气体。

优选地，还包括高压传感器，所述高压传感器设置在所述气瓶的出管口，并能够检测气瓶内气体压力。

优选地，还包括低压传感器，所述低压传感器设置在质量流量传感器入口处，用于检测质量流量传感器入口的压力。

优选地，所述气瓶内填充的气体为氮气。

优选地，推力器的推力能够在1μN至1000μN之间调节，推力调节速度不低于40μN/s，推力大于100μN时，比冲不低于600Ns/kg，推力小于100μN时，比冲不低于400Ns/kg。

根据本发明提供的一种基于上述的用于无拖曳卫星的变推力冷气推进系统的方法，包括如下步骤：

步骤S1：关闭自锁阀和推力器，向气瓶内填高压氮气；

步骤S2：卫星进入工作状态后先打开自锁阀，并进行压力监测；

步骤S3：开启推力器到设定的推力，推进系统工作，并根据控制指令，实时调节推力大小；

步骤S4：工作完毕后，推力器关闭，自锁阀关闭。