[发明专利]一种充气天线

说明书

本发明涉及一种体积可控的充气天线，至少包括卫星推进器、至少一个获取模块以及至少一个调整模块，第一调整模块被配置为：基于变轨环境监测信息确定第一天线调整控制信息；确定卫星推进器用于执行该特定事件的所需预估消耗量；基于第一天线调整控制信息和预估消耗量确定卫星推进器和充气天线分别对应的变轨需求混合比例系数以及与之对应的第一控制指令和第二控制指令，以使得充气天线的第一调整模块按照对接收第二控制指令的卫星推进器的第二调整模块进行气动力补偿的方式接收第一控制指令，并基于由第二获取模块于第二时刻获取的与该点火变轨位置所涉及区域相关联的第二气动力信息进行至少一次调整修正以执行至少一个相关的特定事件。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种充气天线，特别是一种体积可控的充气天线，以及一种空间可展开的充气天线。

背景技术

低轨道卫星的轨道由于其运行高度比较低而能够快速到达预定轨道并展开工作。并且低轨道卫星的运行轨道周期比较短，经过同一点上空的时间间隔少，在侦察工作方面比传统卫星频繁，因此能够获得的信息更多。但同时由于低轨道卫星的轨道高度比传统卫星低，低轨卫星所受到的气动力较传统卫星高出数十个数量级，大气的存在已经对航天器的运行有着无法忽略的影响，长时间的作用下会导致航天器减速加快，因此需要相应地经常性地对低轨道卫星进行速度补偿。在空间飞行中很可能出现的情况是，未受到有效控制的大型充气结构的充气膨胀过程会使得结构产生缠结，并破坏其它航天器硬件。因此，必须以一种时间范围和空间范围都受到良好控制的方式展开充气天线。一种展开控制机构应用的是分间段控制阀技术，即把长长的充气管分为好多段，在每一段的起始处安装一个压力调节阀，当充气气体进入时，管子按顺序受控展开。另一种展开控制机构是应用了若干长长的螺旋弹簧，沿着充气管的内壁将它们放入了充气管内，通过平衡充气压力和弹簧的复原力控制管子的展开。还有一种展开控制机构是应用一种粘在管子外面并沿着管子长度方向分布的长粘带，当管子充气膨胀时，粘带产生一定的阻力，从而使得展开得到控制。现有技术中已经公开了多种不同的结构，均能够通过控制充气过程达到控制展开的抛物面面积大小即为展开的体积大小的目的。例如：

中国专利(公开号为CN107978837A)公开了一种充气式柔性天线及其展开方法，其中天线组件在展开前折叠在容器内部，在发射后，天线系统接收到展开指令后，容器打开释放所述天线组件，天线组件在填充材料的作用下展开，并形成一个球形天线结构体。该专利提供的充气式柔性天线的设计结构可以减小整个天线系统的发射体积和质量。该专利提供的充气式柔性天线及其展开方法中，由于其展开过程依赖于机械结构的展开而其驱动机构复杂导致展开可靠性低，同时由于气体的填充受到太阳光照射角度的影响使其填充量和填充速率均不可控，因此展开过程中存在较多不可控因素，同时其不可控的展开过程以及在卫星发射时发射冲击力的影响都导致整体结构会存在明显的冲击与振动，抗扰能力差，虽然提高了收纳比却使得展开过程的稳定可控差。

在航天器的太空运行工作中除了卫星变轨外，对于进行卫星轨道保持存在同样的问题。一般来说，同步卫星是靠绕自身旋转或装设一动量轮而实现动量稳定的，使自旋轴保持与赤道轨道平面垂直，并校准地球波束视轴使其垂直于自旋轴。在这一理想状况下，地球波束视轴在卫星与地球同步转动时始终指向星下点区域。若干因素会引起轨道飘移，使卫星轨道倾斜于标称赤道轨道平面。这种轨道倾斜会随着时间积累，产生滚转及偏航指向误差。具体来说，太阳和月亮对卫星的引力作用以及地球的非球形所产生的地球引力场的变化会引起轨道摄动效应，这使卫星轨道平面倾斜于理想的赤道平面。这些轨道扰动影响的净作用是引起卫星轨道的倾斜，从而以每年0.75°至0.95°的速率缓慢飘移。为了解决低轨道卫星轨道高度低，受到气动阻力大，轨道衰减快等问题，一般采用的方法是减小卫星迎风面积，从而减小气动阻力。但是当前的气动的辅助轨道转移技术都是在变轨时以轨道速度进出大气层，而在轨运行时采用气动力进行轨道保持则鲜有人问津。