[發明專利]一種基于地面流量測試數據確定在軌電推進流量方法及系統

有效

• 申請號: 201711431239.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108279126B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 魏鑫;王敏;王玨;溫正;仲小清;彭維峰;李烽
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;F03H1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

本發明為一種基于地面流量測試數據確定在軌電推進流量方法及系統。電推力器工作需要為其提供一定流量的供氣條件，流量量級為mg/s，屬于微流量級別。在軌電推力器流量的確定是評估貯供子系統的供氣性能以及推力器的比沖指標的重要依據。本發明根據地面流量標定和地面流量擴展標定試驗數據，進行數據擬合出流量與壓力、溫度的關系，結合在軌空間環境下電推進溫度、壓力遙測數據，從而有效地對在軌空間環境下電推進微流量進行確定。本發明創新點在于：(1)有效解決整星真空環境下以及在軌的微流量確定，具有較強的工程應用價值；(2)合理利用了地面測試數據，保障了工程評估的有效性；(3)充分利用了現有星上遙測參數，簡單有效實現了微流量確定。

技術領域

本發明涉及一種基于地面流量測試數據確定在軌電推進流量方法及系統，屬于氣體流量測試技術領域。

背景技術

隨著航天技術的發展，航天器的構型日益復雜，電推進技術應用需求將會越來越多。電推進是一種新型航天動力系統，具有高比沖的突出優勢，是現階段國際上先進航天器的標志性技術之一。在國內，開發中的東方紅三號B(DFH-3B)、東方紅四號增強型(DFH-4E)、東方紅五號(DFH-5)等公用平臺，以及我軍研究中的抗強干擾通信衛星、第二代電子偵察衛星等重要裝備型號均需要使用電推進才能實現承載需求。電推進應用是一把雙刃劍，優勢顯著，但技術復雜、應用風險高。“Galaxy 4R衛星、PAS 6B衛星、Galaxy 8i衛星、Galaxy 10R衛星先后由于離子電推進失效導致整星失效”。

(1)在軌流量確定通常只能通過氣體狀態方程的計算氙氣瓶內的氙氣變化量，再除以總的工作時間而得到。由于電推進單次工作氙氣消耗量小，通過氣體狀態方程計算適用氙氣多次大量消耗的情況，無法確定單次小量氙氣量變化；(2)盡管流量控制方法通常基于對壓力和溫度的控制，但地面流量標定中無法全覆蓋所有實際在軌壓力、溫度，同時在軌也無法確保壓力、溫度正好控制在試驗的壓力、溫度點上，因此無法直接由地面測試數據獲得在軌流量數據；(3)通過增加星上設備諸如流量計等獲得流量數據的方法，會造成星上重量、供電、遙測等負擔，影響整星的設計。

發明內容

本發明解決的技術問題為：克服電推進分系統在整星狀態下的流量評估難題，，提供一種基于地面流量測試數據確定在軌電推進流量方法，利用現有整星遙測參數，有效的對整星真空環境或在軌空間環境下電推進微流量進行確定，(1)有效解決整星真空環境下以及在軌的微流量確定方法，具有較強的工程應用價值；(2)合理利用了地面測試數據，保障了工程評估的有效性；(3)充分利用了現有星上遙測參數，有效實現了微流量確定。

本發明解決的技術方案為：一種基于地面流量測試數據確定在軌電推進流量方法，步驟如下：

(1)通過地面流量標定系統的測試，得到地面流量標定系統的輸出流量對應的氣體壓力P₁、溫度T₁；

(2)根據步驟(1)的測試結果，統計并擬合出地面流量標定系統的氣體壓力P₁、溫度T₁和流量的函數關系；

(3)對整星在軌空間環境下，根據星上供氣系統的遙測參數，包括壓力P₂和溫度T₂，通過步驟(2)擬合出的壓力P₁、溫度T₁和流量的函數關系，確定星上供氣系統的實際輸出流量

方法流程示意可參見圖1。

地面流量標定系統，包括：第一氙氣瓶、減壓裝置、第一壓力傳感器、第一流量控制模塊、流量計、真空裝置；地面流量標定系統組成示意參加圖2