[发明专利]一种基于吸气式电推进的推进工质供给方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于吸气式电推进的推进工质供给方法及系统，该方法包括在飞行器处于空间飞行过程中获取推进工质贮箱内推进工质的贮量；所述推进工质为吸气式电推进器捕集到的飞行环境中的气体；确定所述贮量达到目标贮量后控制所述飞行器由第一轨道进入第二轨道。本申请实施例提供的基于吸气式电推进的推进工质供给方法，让携带吸气式电推进器的飞行器在大气密度高的低轨道进行环境气体的高效捕集，除了用于飞行器在低轨道维持所需的气体外，飞行器可以将多余的气体储存起来，留作其在高轨道的维轨和机动变轨使用。可以使吸气式电推进器的应用范围更广。

技术领域

本发明涉及飞行器推进工质供给方式技术领域，具体涉及一种基于吸气式电推进的推进工质供给方法及系统。

背景技术

近地空间是指从地心起1.015～6.6个地球半径范围内的空间区域即从地球海平面起约100-36000km(约为10个地球半径)的球壳状区域。飞行器在此区间飞行时所处的环境称为近地空间飞行环境。

飞行器在太空停留或移动需要推力。一般而言，飞行器使用类似火箭的化学推进装置，但电推进器因效率更高而日益流行。然而，传统的电力推进系统仍要使用推进剂(如氙气)，因此，飞行器的待机时间受限于携带的推进剂数量，而飞行器能携带的推进剂有限。而且为了抵消大气阻力，在距离地球表面几百公里范围内运行的飞行器消耗的推进剂更多。

因此，吸气式电推进系统便应运而生了。在飞行器掠过大气层顶部时收集足够的空气颗粒，为“吸气式”电动推进器提供燃料，从而不需要在发射时携带过多的推进剂，同时帮助飞行器克服大气阻力，使其在近地空间飞行环境中的轨道上持续运行。

为了保证吸气式电推进器产生的推力能够使飞行器在轨道上正常运行，要求飞行器在飞行过程中，吸气式电推进器捕集到的气体的量不小于飞行器轨道维持所需推进工质的消耗量。可见，采用吸气式电推进器作为动力系统的飞行器只能在空气密度相对较高的低轨道运行，而在空气密度相对较低的高轨道上，吸气式电推进器难以被使用。

因此，如何提高吸气式电推进器的使用范围，以适应在空气密度相对较小的高轨道使用，是迫切需要本领域技术人员解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于吸气式电推进的推进工质供给方法及系统，以解决现有技术中采用吸气式电推进器作为动力系统的飞行器只能在空气密度相对较高的低轨道运行，而在空气密度相对较低的高轨道上，吸气式电推进器难以被使用的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种基于吸气式电推进的推进工质供给方法，包括如下步骤：

步骤100、在飞行器处于空间飞行过程中获取推进工质贮箱内推进工质的贮量；所述推进工质为所述飞行器携带的吸气式电推进器捕集到的飞行环境中的气体；

步骤200、确定贮量达到目标贮量后控制所述飞行器由第一轨道进入第二轨道；所述第一轨道与所述第二轨道存在高度差且两个轨道周围气体密度不同；

其中，所述飞行器在位于低轨道飞行时对所述推进工质贮箱内的推进工质进行补充，并在补充完毕后返回高轨道。

作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，所述目标贮量包括第一贮量，所述第一轨道的高度大于所述第二轨道的高度，且所述第一轨道周围气体的密度小于所述第二轨道周围气体的密度。

作为本发明的一种优选方案，所述第一贮量包括预设的最低贮量，所述最低贮量不低于所述飞行器由所述第一轨道进入所述第二轨道变轨所需所述推进工质的量。

作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，所述目标贮量包括第二贮量，所述第一轨道的高度小于所述第二轨道的高度，且所述第一轨道周围气体的密度大于所述第二轨道周围气体的密度；