[發(fā)明專利]高軌道衛(wèi)星平臺10N推力器布局方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110226169.5
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102358437A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫寶祥;弓建軍;崔振江;郭廷榮;高益軍;王大軼;李艷華;黃穎;周中澤;趙宏;李寶綬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40;B64G1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星推力器的布局方法。

背景技術(shù)

高軌道衛(wèi)星為滿足星箭對接的剛度要求，通常質(zhì)心位置低于幾何中心，推 力器布局位置坐標(biāo)是在衛(wèi)星機械坐標(biāo)系OXYZ中推力器噴管口中心的坐標(biāo)，是 固定不變的。衛(wèi)星機械坐標(biāo)系的原點為星箭對接面的中心，質(zhì)量特性中的質(zhì)心 是相對于衛(wèi)星機械坐標(biāo)系的，X軸正方向指向衛(wèi)星東面板正法線方向，Y軸正 方向指向衛(wèi)星南面板正法線方向，Z軸正方向指向衛(wèi)星對地板正法線方向；高 軌道衛(wèi)星在軌運行時X軸正方向指向當(dāng)?shù)厮矫娴恼龞|方向，Y軸正方向指向 當(dāng)?shù)卣戏较颍琙軸正方向指向地心方向。

現(xiàn)有高軌道平臺衛(wèi)星對地板與背地板之間的距離為3.60m，而星箭對接面 離背地板的Z軸距離為0.10m，壽命初期～壽命末期質(zhì)心范圍為1.66～1.54m， 這是變化的，星箭對接面離幾何中心的距離為1.85m，質(zhì)心與幾何中心的距離 范圍為0.19～0.31m，對地板與背地板推力器的力臂的最大差為0.62m，為使 成對推力器工作進行向東/向西位置保持或向南/向北位置保持時的最大干擾力 矩不超過4Nm，只能使力臂大的對地板推力器的安裝角比背地板推力器的安裝 角加大約6°。如圖1所示，為現(xiàn)有高軌道平臺衛(wèi)星的14個10N推力器布局 圖，推力器均安裝在對地板與背地板上，其中8個推力器(3A、4A、7A、8A、 2B、5B、6B、8B)均安裝在背地板上，6個推力器(2A、5A、6A、3B、4B、 7B)均安裝在對地板上，490N發(fā)動機用于衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道變軌，使星箭分離 后衛(wèi)星由大橢圓軌道變?yōu)闇?zhǔn)同步軌道，在490N發(fā)動機點火前先用8A與8B點 火，使衛(wèi)星的兩個貯箱內(nèi)的推進劑“沉底”，8A與8B還可作為衛(wèi)星滾動姿態(tài) 控制備份推力器，6A、6B可提供滾動姿態(tài)正向控制力矩，7A、7B可提供滾動 姿態(tài)負向控制力矩，而2A、3A、4A、5A與2B、3B、4B、5B都是配對工作 對俯仰與偏航進行姿態(tài)控制，6A+7A可提供衛(wèi)星向北位置保持的推力，6B+7B 可提供衛(wèi)星向南位置保持的推力，4A+5A可提供衛(wèi)星向西位置保持的推力， 4B+5B可提供衛(wèi)星向東位置保持的推力，圖中的S13與S43為測量偏航姿態(tài) 的太陽敏感器，S61與S62分別為測量滾動姿態(tài)與俯仰姿態(tài)的太陽敏感器。

這種高軌道平臺衛(wèi)星的推力器布局是采用設(shè)計不同的對地板與背地板推力 器的安裝角的方法來減小位置保持時的干擾力矩的，當(dāng)承力筒高度由3800mm 改為4400mm后，承載用戶有效載荷的能力可增加400kg，但對地板與背地板 推力器的力臂相差太大，如仍按現(xiàn)有平臺的推力器布局方式，則成對10N推力 器進行位置保持時干擾力矩太大(最大可達約7Nm)，造成推力器工作效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高軌道衛(wèi)星 平臺10N推力器布局方法，可以提高推力器的工作效率，節(jié)省推進劑。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：高軌道衛(wèi)星平臺10N推力器布局方法，步驟如 下：

(1)確認需進行10N推力器布局的衛(wèi)星平臺的質(zhì)量特性，包括星箭分離 后、太陽翼展開后、天線展開后、每次轉(zhuǎn)移軌道490N發(fā)動機點火變軌后、定 點后壽命初期、壽命中期、壽命末期衛(wèi)星質(zhì)心在衛(wèi)星機械坐標(biāo)系中的位置，所 述的衛(wèi)星機械坐標(biāo)系的原點為星箭對接面的中心，X軸正方向指向衛(wèi)星東面板 正法線方向，Y軸正方向指向衛(wèi)星南面板正法線方向，Z軸正方向指向衛(wèi)星對 地板正法線方向；

(2)確認衛(wèi)星平臺的用戶需求與衛(wèi)星上安裝的太陽翼、天線、敏感器、相 機及執(zhí)行機構(gòu)對10N推力器布局的限制條件；所述的用戶需求包括衛(wèi)星三軸姿 態(tài)控制所需力矩，轉(zhuǎn)移軌道變軌及定點后位置保持所需各方向速度增量與推力； 太陽翼、天線、敏感器、相機及執(zhí)行機構(gòu)對10N推力器布局的限制包括其安裝 位置、幾何尺寸，對微粒污染、熱流影響、干擾力、干擾力矩及視場影響的承 受能力；

(3)以壽命中期質(zhì)心位置為基準(zhǔn)，在衛(wèi)星平臺的南北板、東西板及其相交 的側(cè)棱上、背地板上進行10N推力器對稱布局；