[发明专利]一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法有效

专利信息
申请号: 202110531381.6 申请日: 2021-05-16
公开(公告)号: CN113202708B 公开(公告)日: 2023-01-31
发明(设计)人: 赵以德;耿海;吴宗海;李建鹏;张兴民;杨浩;杨福全;孙运奎 申请(专利权)人: 兰州空间技术物理研究所
主分类号: F03H1/00 分类号: F03H1/00
代理公司: 北京之于行知识产权代理有限公司 11767 代理人: 吕晓蓉
地址: 730013 甘*** 国省代码: 甘肃;62
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摘要:
搜索关键词: 一种 离子 推进 系统 寿命 周期 工作 方法
【说明书】:

发明属于航天器推进技术领域,具体公开了一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法,系统包括控制单元、电源处理单元、贮供单元以及离子推力器,控制单元用于确定离子推力器的最佳工作模式;获取当前状态下的电参数与流率参数,并与最佳工作模式下的最佳工作参数进行对比,若电参数与流率参数未达到最佳工作参数,则产生控制信息向电源处理单元和贮供单元发送;电源处理单元为离子推力器供电;贮供单元为离子推力器供气。本发明实现了离子推力器全寿命周期内时刻工作在最佳工作模式,且该工作模式下各工作参数为最佳,实现多模式电推进系统在深空探测领域自主运行,进而保障以离子电推进系统作为主推进的探测任务顺利完成。

技术领域

本发明涉及航天器推进技术领域,尤其涉及一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法。

背景技术

电推进技术作为一种先进空间推进技术,已经在空间各个应用领域得到了广泛应用。尤其在深空探测任务中,电推进技术以其高比冲、长寿命等特点,可以大大节省推进剂携带量,增加航天器有效载荷比例,具有很强的优势。

在深空探测任务中随着航天器离开太阳距离的增加,太阳能效率不断降低,这要求电推进系统具备根据航天器提供电能和航天器轨道设计完成工作模式自主选择的能力。另外,随着电推进系统工作时间增加,离子推力器关键设计尺寸由于遭受长期离子溅射磨损而发生变化,再加上在一般深空探测任务中随工作时间的增加推力器工作功率越来越小,而离子推力器小功率点工作参数对离子推力器的关键设计尺寸更为敏感,离子推力器初期设计的最佳工作参数由于溅射磨损已不再适用,这要求电推进系统具备全寿命周期内根据敏感参数完成最优参数自匹配能力,从而实现长期服役。

发明内容

本发明的目的是针对以离子电推进系统为主推进的深空探测任务中,由于航天器距离太远距离变化造成的输出功率变化,以及由于离子推力器长期工作磨损造成的最佳工作参数变化问题,提出了一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法。

本发明的一种离子电推进系统,离子电推进系统包括控制单元、电源处理单元、贮供单元以及离子推力器,其中:

控制单元与电源处理单元、贮供单元相连接,用于根据电源处理单元的电参数确定离子推力器的最佳工作模式;以及,根据最佳工作模式产生控制信息向电源处理单元和贮供单元发送;以及,获取当前状态下的电参数与流率参数,并与最佳工作模式下的最佳工作参数进行对比,若电参数与流率参数未达到最佳工作参数,则产生控制信息向电源处理单元和贮供单元发送;

电源处理单元与离子推力器相连接,通过控制信息将其电参数进行调整,并为离子推力器供电;

贮供单元与离子推力器相连接,通过控制信息将其流率参数进行调整,并为离子推力器供气;

离子推力器与电源处理单元、贮供单元相连接,通过电源处理单元的供电以及贮供单元的供气达到最佳工作模式,使系统的工作参数达到最佳工作参数。

进一步地,电源处理单元包括阴极触持电源、阴极点火电源、阴极加热电源、阳极电源、屏栅电源、加速电源、中和器触持电源、中和器点火电源、中和器加热电源。

进一步地,贮供单元包括氙气瓶以及压力调节模块、流量调节模块,压力调节模块和流量调节模块安装于氙气瓶向离子推力器供气的管路上;压力调节模块和流量调节模块均与控制单元相连接。

本发明的一种离子电推进系统在全寿命周期下的工作方法,包括:

S1:控制单元获取电推进系统输入功率,根据电推进系统输入功率确定离子推力器的最佳工作模式;

S2:控制单元根据最佳工作模式产生对应的控制信息向电源处理单元和贮供单元发送;

S3:电源处理单元通过控制信息将其电参数进行调整,并为离子推力器供电;

S4:贮供单元通过控制信息将其流率参数进行调整,并为离子推力器供气;

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