[发明专利]并联贮箱非等压气垫推进剂加注量及卫星质心确定方法

权利要求书

1.并联贮箱非等压气垫推进剂加注量及卫星质心确定方法，其特征在于，步骤包括：

S1、通过试验、测试及仿真，获取输入参数，主要包括加注前卫星质量和质心、贮箱和发动机的性能参数及上星安装参数、推进剂的密度、配重块的可选数量和安装位置、运载火箭对卫星质心的约束；

S2、开展平衡加注，也即并联贮箱的推进剂重量相等时的初步分析，获得平衡加注时每台贮箱的推进剂加注质量、推进剂质心及发射状态的卫星质心坐标；

S3、计算非平衡加注时的质心调节能力，依次获得每台贮箱按照最大填充质量加注时，每台贮箱的推进剂加注质量、推进剂质心及发射状态的卫星质心坐标；

S4、根据发动机推力矢量以及发动机本体坐标系、发动机精测镜坐标系以及卫星机械坐标系的转换关系，计算发动机推力矢量与卫星质心处XY平面的交点；

S5、以S2、S3、S4计算获得的卫星质心坐标、发动机推力矢量与卫星质心处XY平面的交点以及运载火箭对卫星质心的约束为输入，绘制卫星质心关系图；

S6、通过S5绘制的卫星质心关系图中点、域的位置关系，判断是否需要增加配重块以及是否需要并联贮箱非平衡加注以实现发射状态下卫星质心满足运载火箭的约束；若有需要增加配重块，确定配重块的数量、重量和位置；

S7、在S5绘制的卫星质心关系图的可行域中选择一点作为发射状态时的卫星X、Y向质心，并计算每台贮箱的推进剂加注量以及发射状态时的卫星Z向质心；

S8、在S5绘制的卫星质心关系图的可行域中选择距离发动机推力矢量最近的一点作为变轨开始时的卫星X、Y向质心，并计算每台贮箱的推进剂装填量、卫星Z向质心、发动机干扰力矩；

S9、根据变轨开始时并联贮箱的压力计算氦气的质量，根据氦气质量守恒原则反推发射状态时气垫压力；

S10、基于确定的推进剂加注量、气垫压力及卫星质心，进行推进剂及氦气加注以及后续在轨操作。

2.根据权利要求1所述的并联贮箱非等压气垫推进剂加注量及卫星质心确定方法，其特征在于，S2中，具体方法为：

S2.1根据卫星发射重量、干星重量、系统混合比计算氧化剂总质量、燃烧剂总质量；

S2.2计算平衡加注时，贮箱的加注质量及加注体积；

S2.3假定贮箱中推进剂的X、Y向质心在贮箱中心轴上，即推进剂的X、Y向质心坐标与贮箱中心轴X、Y坐标相同；

S2.4插值计算各台贮箱中推进剂的Z向质心，并将数据整合为推进剂的X、Y、Z向质心坐标；

S2.5计算平衡加注后发射状态时的卫星质心坐标。

3.根据权利要求1所述的并联贮箱非等压气垫推进剂加注量及卫星质心确定方法，其特征在于，S3中，具体方法为：

S3.1计算各贮箱最大填充质量；

S3.2计算氧箱a、燃箱a按最大填充质量时的各台贮箱中推进剂的加注质量；

S3.3计算氧箱a、燃箱a按最大填充质量时的各台贮箱加注体积；

S3.4计算非平衡加注时的卫星质心坐标；

S3.5依次计算氧箱b、燃箱a，氧箱a、燃箱b，氧箱b、燃箱b按最大填充质量时的各台贮箱中推进剂的加注质量；

S3.6重复步骤S3.3及S3.4，计算氧箱b、燃箱a，氧箱a、燃箱b，氧箱b、燃箱b按最大填充质量时的卫星质心坐标。

4.根据权利要求1所述的并联贮箱非等压气垫推进剂加注量及卫星质心确定方法，其特征在于，S4中，具体方法为：

S4.1以平衡加注后发射状态时的卫星质心的Z坐标为模定义Z向一矢量，以及Z向单位矢量；

S4.2计算发动机推力在发动机本体坐标系下的矢量；

S4.3发动机精测镜坐标系到卫星机械坐标系间的坐标旋转转换矩阵；

S4.4计算发动机工作时在卫星机械坐标系下的推力矢量；

S4.5计算发动机推力作用点在发动机精测镜坐标系下的位置坐标；

S4.6计算发动机推力作用点在卫星机械坐标系下的矢量；

S4.7计算中间变量；

S4.8计算发动机推力矢量与卫星质心处XY平面的交点坐标。