[發(fā)明專利]用于估算離子推進系統(tǒng)中推進劑輸送的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410533024.3
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104564574B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 勞埃德·C·夸克
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: G01F22/02
• 分類號: G01F22/02;B64G1/40
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本發(fā)明公開了一種用于估算離子推進系統(tǒng)中推進劑輸送的方法和系統(tǒng)。一個實例是一種用于估算在輸送事件期間離子推進系統(tǒng)中的第一罐和第二罐之間的推進劑的輸送的方法。第一罐和第二罐被閥分隔開。基于輸送事件開始的第一罐和第二罐中每一個的初始壓強和初始溫度計算通過閥的推進劑的流動速率；至少部分基于流動速率計算輸送事件結(jié)束之前的中間時間處結(jié)束的時間段內(nèi)通過鎖閥所輸送的推進劑的質(zhì)量；以及確定中間時間內(nèi)第一罐和第二罐中每一個的中間壓強和溫度。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請的領(lǐng)域總體上涉及推進劑輸送，并且更具體地，涉及用于估算離子推進系統(tǒng)中推進劑輸送的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

一些已知的衛(wèi)星推進系統(tǒng)包括由高壓鎖閥(latch valve)分隔開的兩個貯存罐。用于衛(wèi)星的推進系統(tǒng)的氣體推進劑存儲于該貯存罐中。當(dāng)推進劑從一個貯存罐被輸送至另一個時，估算罐之間所輸送的氣體量以及各個罐中剩余的推進劑的量。一些已知系統(tǒng)使用推進劑P-V-T測量工具來估算氣體推進劑的輸送。為各個罐讀數(shù)的最新的壓強(pressure，壓力)和溫度傳感器用于確定各個罐中推進劑的體積并從屬性表中檢索相應(yīng)的流體密度。基于所計算的體積和所檢索的密度計算氣體推進劑的質(zhì)量。在氣體的輸送期間，這些已知的系統(tǒng)不會更新壓強和溫度概況。相反，在輸送開始之前進行上述測量和計算，基于初始估算來計算輸送期望量的氣體推進劑所需的時間，并且不會更新或重復(fù)該計算，直到完成輸送后為止。在氣體推進劑的輸送期間，溫度和壓強通常會改變，從而導(dǎo)致氣體推進劑的特性發(fā)生改變以及氣體的流動速率有變化。這些改變可能會導(dǎo)致對所輸送的氣體量的估算不準確。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的一個方面是一種用于估算在輸送事件期間離子推進系統(tǒng)中的第一罐和第二罐之間的推進劑的輸送的方法。該第一罐和第二罐被鎖閥分隔開。該方法包括基于輸送事件開始的第一罐和第二罐中每一個的初始壓強和初始溫度計算通過鎖閥的推進劑的流動速率；至少部分基于該流動速率計算輸送事件結(jié)束之前的中間時間處結(jié)束的時間段內(nèi)通過鎖閥所輸送的推進劑的質(zhì)量；以及確定該中間時間內(nèi)第一罐和第二罐中每一個的中間壓強。

另一方面，描述了一種用于估算輸送事件期間離子推進系統(tǒng)中的第一罐和第二罐之間的推進劑的輸送的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括存儲推進劑的特性的存儲裝置以及耦接至該存儲裝置的處理器。處理器被配置為基于輸送事件開始的第一罐和第二罐中每一個的初始壓強和初始溫度計算通過鎖閥的推進劑的流動速率；至少部分基于該流動速率來計算輸送事件結(jié)束之前的中間時間處結(jié)束的時間段內(nèi)通過鎖閥所輸送的推進劑的質(zhì)量；以及確定該中間時間內(nèi)第一罐和第二罐中每一個的中間壓強。

又一方面，公開了一種用于估算輸送事件期間基于衛(wèi)星的氙離子推進系統(tǒng)中的第一罐和第二罐之間的氙的輸送的方法，其中，第一罐和第二罐被鎖閥分隔開。該方法包括：(a)至少部分基于第一罐和第二罐中每一個內(nèi)的氙的壓強計算第一罐和第二罐中每一個的體積；(b)基于第一罐和第二罐中每一個內(nèi)的氙的壓強和溫度計算通過鎖閥的氙的流動速率；(c)對一時間段內(nèi)的流動速率進行積分以確定小于輸送事件長度的時間段內(nèi)通過鎖閥輸送的氙的質(zhì)量；(d)確定該時間段結(jié)束時第一罐和第二罐中每一個內(nèi)的氙的質(zhì)量；(e)確定在該時間段結(jié)束時第一罐和第二罐中每一個內(nèi)的氙的密度和溫度；以及(f)確定該時間段結(jié)束時第一罐和第二罐中每一個內(nèi)的氙的壓強。

已經(jīng)論述的特征、功能和優(yōu)勢可以在各種實施方式中獨立地實現(xiàn)，或者也可以與其他實施方式結(jié)合來實現(xiàn)，其更多細節(jié)可參考以下描述和附圖來看出。

附圖說明

圖1是示例性計算裝置的框圖。

圖2是在衛(wèi)星中所使用的示例性離子推進系統(tǒng)的簡化圖。

圖3是用于估算輸送事件期間兩個貯存罐之間的推進劑的輸送的方法的流程圖。

圖4是如圖2所示的離子推進系統(tǒng)中的鎖閥的簡化截面圖。

圖5是如圖2所示的離子推進系統(tǒng)中的鎖閥的另一簡化截面圖。