[發(fā)明專利]一種基于推力器開關(guān)控制的繩系組合體拖曳移除方法

有效

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• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107908105B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慶展;鄭鵬飛;葛衛(wèi)平;宋斌;范慶玲;肖余之;劉魯江;靳永強;顏根廷;康志宇;陳歡龍;何志文;梁維奎
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

本發(fā)明公開了一種基于推力器開關(guān)控制的繩系組合體拖曳移除方法，包括：步驟1，飛行器捕獲目標形成穩(wěn)定繩系組合體調(diào)整為水平構(gòu)型后，相對目標懸停且保持系繩張緊；步驟2，飛行器沿系繩方向推力器工作，系繩收放裝置釋放系繩；步驟3，當系繩釋放速度大于設(shè)定速度時，推力器關(guān)機，飛行器開始加速靠近目標，系繩收放裝置回收系繩；步驟4，當系繩回收速度大于設(shè)定速度時，推力器開機，飛行器開始加速遠離目標，系繩收放裝置釋放系繩；步驟5，重復步驟3和步驟4，直至繩系組合體變軌至目標軌道；步驟6，調(diào)整組合體為垂直構(gòu)型后，釋放目標，完成拖曳移除任務。本發(fā)明為基于系繩連接的抓捕載荷實現(xiàn)對廢棄衛(wèi)星的拖曳移除提供了有利條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及繩系組合體拖曳移除技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于推力器開關(guān)控制的繩系組合體拖曳移除方法。

背景技術(shù)

空間中存在大量由于發(fā)生故障或離軌失敗導致廢棄的衛(wèi)星，占用了寶貴的軌道資源，且長期留軌增加了與其他衛(wèi)星碰撞的風險，威脅了正常衛(wèi)星的安全運行。針對此可采用基于系繩連接的捕獲載荷實現(xiàn)對廢棄衛(wèi)星的遠距離捕獲，并利用繩系組合體拖曳移除技術(shù)實現(xiàn)對廢棄衛(wèi)星的移除，對空間環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

為避免繩系組合體拖曳變軌過程中系繩與目標及飛行器的纏繞，需保持系繩張緊。繩系組合體若采用傳統(tǒng)兩脈沖變軌方式，燃料消耗較少，但繩系組合體在自由滑行段維持系繩張緊是個難點，特別是針對高軌任務，難以利用重力梯度來保持系繩張緊；繩系組合體若采用連續(xù)推力變軌方式，解決了變軌過程的系繩張緊問題，但變軌燃料消耗較大。對于連續(xù)推力變軌，相同比沖情況下推力越小消耗燃料越小。目前我國成熟推力器型譜中，雙組元推力器的最小推力10N，無小推力的雙組元推力器，雖然存在推力0.5N或更小的冷氣推力器，但與雙組元推力器相比比沖太低。因此需要一種安全、可靠、低燃耗的繩系拖曳移除方式。目前沒有發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明類似相關(guān)技術(shù)的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容

為解決繩系組合體拖曳移除兩脈沖變軌方式中自由滑行段系繩張緊及連續(xù)推力變軌方式中燃料消耗較大問題，本發(fā)明的目的在于提出一種基于推力器開關(guān)控制的繩系組合體拖曳移除方法。本發(fā)明利用雙組元推力器工作提供繩系組合體變軌所需的速度增量；利用系繩收放裝置實現(xiàn)系繩張緊和系繩收放，避免系繩與目標及飛行器的纏繞；基于系繩收放速度進行雙組元推力器開關(guān)機控制，實現(xiàn)目標的安全可靠及低燃耗的拖曳移除。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于推力器開關(guān)控制的繩系組合體拖曳移除方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，飛行器利用基于系繩連接的抓捕載荷捕獲目標形成穩(wěn)定的繩系組合體，并調(diào)整組合體為水平構(gòu)型后，飛行器相對目標保持懸停，系繩保持張緊且收放速度為零。

步驟2，飛行器沿系繩方向的雙組元推力器工作，系繩收放裝置保持設(shè)定小張力工作。雙組元推力器推力大于設(shè)定小張力，飛行器加速遠離目標，系繩收放裝置釋放系繩。

步驟3，當系繩釋放速度大于設(shè)定速度時，飛行器沿系繩方向的雙組元推力器關(guān)機，系繩收放裝置繼續(xù)保持設(shè)定小張力工作。在系繩小張力作用下，飛行器減速遠離目標，系繩收放裝置繼續(xù)釋放系繩。待系繩釋放速度為零時，飛行器開始加速靠近目標，系繩收放裝置回收系繩。

步驟4，當系繩回收速度大于設(shè)定速度時，飛行器沿系繩方向的雙組元推力器開機，系繩收放裝置繼續(xù)保持設(shè)定小張力工作。雙組元推力器推力大于設(shè)定小張力，飛行器減速靠近目標，系繩收放裝置繼續(xù)回收系繩。待系繩回收速度為零時，飛行器開始加速遠離目標，系繩收放裝置釋放系繩。

步驟5，重復步驟3和步驟4，直至繩系組合體變軌至目標軌道。

步驟6，待繩系組合體變軌至目標軌道，并調(diào)整組合體為垂直構(gòu)型后，釋放目標，完成拖曳移除任務。