[发明专利]一种针对全电推进卫星的推力器布局方法

摘要

一种针对全电推进卫星的推力器布局方法，首先建立卫星背地板直角坐标系，在卫星背地板靠近南板一侧装配三台电推力器，在卫星背地板靠近北板一侧装配三台电推力器，然后将卫星使用运载火箭发射至同步转移轨道，在星箭分离后，根据各个电推力器的工作情况使用电推进完成卫星轨道转移任务，直至卫星从同步转移轨道转移到地球静止轨道，最后根据各个电推力器的工作情况，使得对应的电推力器在适应区域点火完成卫星位置保持。本发明方法通过四台推力器的联合完成卫星寿命期内的轨道转移和位置保持任务，可以有效降低全电推进卫星对推力器推力大小和寿命的需求，增加了全电推进卫星对电推力器的适应性，具有对单台推力器失效前后点火位置、推进剂消耗等均基本不变的优点。

主权项

1.一种针对全电推进卫星的推力器布局方法，其特征在于包括如下步骤：(1)以卫星背地板中心为原心、以指向卫星北板的方向为Y轴正向、X轴符合右手定则建立卫星背地板直角坐标系，然后在卫星背地板靠近南板一侧装配三台电推力器，并记为第三电推力器(3)、第四电推力器(4)、第六电推力器(6)，第六电推力器(6)位于Y轴，第三电推力器(3)、第四电推力器(4)关于Y轴轴对称，第三电推力器(3)、第四电推力器(4)、第六电推力器(6)质心在卫星背地板直角坐标系中的Y轴坐标值相等；在卫星背地板靠近北板一侧装配三台电推力器，并记为第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第五电推力器(5)，第五电推力器(5)位于Y轴，第一电推力器(1)、第二电推力器(2)关于Y轴轴对称，第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第五电推力器(5)质心在卫星背地板直角坐标系中的Y轴坐标值相等；第一电推力器(1)、第三电推力器(3)关于X轴对称，第五电推力器(5)、第六电推力器(6)关于X轴对称，第二电推力器(2)、第四电推力器(4)关于X轴对称，第五电推力器(5)的Y轴坐标为正；(2)将卫星使用运载火箭发射至同步转移轨道，在星箭分离后，使用电推进完成卫星轨道转移任务，在使用电推进完成卫星轨道转移任务时，当第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)均正常时，控制第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)推力器同时点火，且令第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)的推力方向均平行，第二电推力器(2)、第三电推力器(3)推力形成的平面通过卫星质心，第一电推力器(1)、第四电推力器(4)推力形成的平面通过卫星质心，直至完成卫星轨道转移任务；当第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)中的一台故障时，将第五电推力器(5)、第六电推力器(6)以及第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)中未故障且关于X轴对称的两台电推力器同时点火，令第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)中未故障且关于X轴对称的两台电推力器的推力方向平行，且两推力形成的平面通过卫星质心，第五电推力器(5)、第六电推力器(6)推力方向平行且两推力形成的平面通过卫星质心，直至完成卫星轨道转移任务；所述的卫星轨道转移任务为将卫星从同步转移轨道转移到地球静止轨道；(3)当卫星进入地球静止轨道后，使用第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)、第五电推力器(5)、第六电推力器(6)完成卫星位置保持，使得卫星位置保持以N’天为一个位置保持周期；当第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)均正常时，在第1至第N’‑2天，令第一电推力器(1)在卫星赤经位于区域[90°‑β1,90°]点火、第二电推力器(2)在卫星赤经位于区域[90°,90°+β2]点火、第三电推力器(3)在卫星赤经位于区域[270°‑β1,270°]点火、第四电推力器(4)在卫星赤经位于区域[270°,270°+β2]点火，在第N’‑1至第N’天，对卫星进行测轨并规划下一个位置保持周期的β1和β2；其中，式中，m为卫星质量，ne为地球自转角速度，Fn为每台电推力器推力在Y轴方向的分量，Fd为每台电推力器推力在X轴方向的分量，△Vn为第1至第N’‑2天中每天需要完成的南北位置保持速度增量，△Vd为第1至第N’‑2天中每天需要完成的东西位置保持速度增量；当第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)中的一台故障时，使用第五电推力器(5)、第六电推力器(6)以及第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)中未故障且关于X轴对称的两台电推力器进行位置保持，将第一电推力器(1)、第二电推力器(2)、第三电推力器(3)、第四电推力器(4)中未故障且关于X轴对称的两台电推力器中分别记为第一正常电推力器、第二正常电推力器，在第1至第N’‑2天，每天第一正常电推力器在卫星赤经位于区域[90°‑α1,90°]点火、第五推力器(5)在卫星赤经位于区域[90°,90°+α0]点火、第六推力器(6)在卫星赤经位于区域[270°‑α0,270°]点火，第二正常电推力器在卫星赤经位于区域[270°,270°+α2]点火，在第N’‑1至第N’天，在地面对卫星进行测轨，并规划下一个位保周期的α0、α1和α2；其中F′n(α1+α2)+2Fnα0＝ΔVnmne；F′d(α1‑α2)＝ΔVdmne；式中，F’n为第五电推力器(5)在Y轴方向的推力分量，F’d为第六推力器(6)在X轴方向的推力分量。