[发明专利]一种一体化推进分系统的热控系统与方法

说明书

本发明提供了一种一体化推进分系统的热控系统与方法，包括推力器和贮供单元，所述贮供单元包括气瓶和阀门管路，还包括航天器舱板、第一隔热垫、第二隔热垫、第一隔热组件、第二隔热组件、控温传感器和电加热器，所述贮供单元与所述航天器舱板通过所述第一隔热垫隔热安装，所述贮供单元与所述推力器通过第二隔热垫隔热安装，所述第一隔热组件设置在所述贮供单元、推力器之间，所述第二隔热组件包覆在所述贮供单元的外表面。本发明的有益效果是：既满足推进各组件的温度指标要求，保证了航天器轨控、姿控能力，又降低了推进分系统热控的重量、功耗、实施难度。

技术领域

本发明涉及推进分系统，尤其涉及一种一体化推进分系统的热控系统与方法。

背景技术

推进分系统是航天器在轨运行期间用于姿态保持、姿态机动、轨道保持、轨道机动的执行机构，绝大部分航天器都配有推进系统。一体化电推进分系统由推力器、贮供单元组成，贮供单元由气瓶、电磁阀、压力传感器、自锁阀、管路以及支架等直属件组成。为了保障推进分系统在轨正常工作，各组件需要满足一定的温度指标要求。一体化的电推进分系统因为其高集成度、高性价比，在商业航天领域应用将越来越多。推进贮供单元工作温度指标+20～+55℃，存储温度指标-20～+60℃，而推力器工作时温度较高，为保证贮供单元工作在合理的温度范围内，现需针对推力器和贮供单元作专门的热控设计。当前关于一体化电推进热控技术公开内容较少，常规推进组件的热控设计如下：储箱安装加热器后包覆多层隔热组件，阀门、管路安装加热器后包覆多层隔热组件，然后再整星总装过程中进行设备整体安装。

常规推进分系统的热设计只考虑储箱、阀门管路的隔热和主动热控措施，没有考虑到一体化电推进中高温推力器对贮供单元的辐射和导热影响；而且阀门管路与储箱具有相同的温度指标，对于一体化电推进分系统尺寸小，集成度高，阀门管路与气瓶的加热器和多层隔热组件的单独安装包覆既增加了热控组件重量和功耗，又增加了热控实施的工作量和难度。

因此，如何提供一种新的热控方法，既满足贮供单元的温度指标要求，又降低热控组件功耗、重量、实施难度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种一体化推进分系统的热控系统与方法。

本发明提供了一种一体化推进分系统的热控系统，包括推力器和贮供单元，所述贮供单元包括气瓶和阀门管路，还包括航天器舱板、第一隔热垫、第二隔热垫、第一隔热组件、第二隔热组件、控温传感器和电加热器，所述贮供单元与所述航天器舱板通过所述第一隔热垫隔热安装，所述贮供单元与所述推力器通过第二隔热垫隔热安装，所述第一隔热组件设置在所述贮供单元、推力器之间，所述第二隔热组件包覆在所述贮供单元的外表面，所述控温传感器和电加热器分别安装在所述贮供单元的气瓶上。

作为本发明的进一步改进，所述第一隔热垫、第二隔热垫均为聚酰亚胺隔热垫。

作为本发明的进一步改进，所述第一隔热垫包括4个5mm厚直径10mm的聚酰亚胺隔热垫，所述第二隔热垫包括15mm厚的聚酰亚胺隔热垫。

作为本发明的进一步改进，所述第一隔热组件为中温多层隔热组件，所述第二隔热组件为低温多层隔热组件。

作为本发明的进一步改进，所述控温传感器有两个，一个为主用，另一个为备用。

作为本发明的进一步改进，所述电加热器与星载机连接，通过星载机控制所述电加热器的加热回路的通断，所述电加热器为聚酰亚胺电加热器，所述聚酰亚胺电加热器有两个，一个为主用，另一个为备用。

本发明还提供了一种一体化推进分系统的热控方法，基于上述中任一项所述的系统进行以下热控：通过控温传感器实时监测贮供单元的温度，高温工况下，贮供单元通过第一隔热垫、第二隔热垫、第一隔热组件、第二隔热组件实现热隔离，低温工况下，通过电加热器进行主动控温，将贮供单元的温度控制在要求的范围之内。