[發明專利]一種適用于火星探測中推進系統的自主管理方法

有效

• 申請號: 202010128944.2
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111319798B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉付成;周誌元;吳夢璇;許賢峰;馬瑞;曹赫揚
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種適用于火星探測中推進系統的自主管理方法，將推進系統的故障分為姿控推力器泄漏、軌控管路超壓、減壓閥靜壓超壓、推進系統欠壓、姿控管路超壓；其中姿控推力器泄漏的故障處理的優先級最高，其他四種故障處理的優先級相同且按故障發生的時間先后順序依次進行故障處理；姿控推力器泄漏自主管理方法為：將當前推力器切換為其他推力器；軌控管路超壓自主管理方法：對軌控管路上的閥門進行開關動作；減壓閥靜壓超壓自主管理方法：通過氣路壓力平衡降低減壓閥靜壓；推進系統欠壓自主管理方法：對貯箱進行增壓；姿控管路超壓自主管理方法：對姿控管路進行泄壓。本發明方法提高了火星探測全過程的推進系統的安全性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種適用于火星探測中推進系統的自主管理方法，具體涉及一種適用于火星探測中推進系統基于壓力監控的長期自主管理方法，屬于火星探測的推進系統技術領域。

背景技術

我國將于2020年執行首次火星探測任務。火星探測任務中推進系統的可靠運行，是保證探測任務順利進行的關鍵。在探測器長期飛行過程中，推進系統存在諸多風險：1.環繞器大推力發動機軌控結束后，大流量自鎖閥關閉，使得大流量自鎖閥下游至大推力發動機入口成為一段密閉管路。隨著發動機關機后的熱反侵及飛行過程中太陽朝向的溫度變化，會導致密閉管路內推進劑壓力上升，超過壓力傳感器的量程，對推進分系統造成潛在的危險。2.推進系統落壓工作期間，高壓自鎖閥和氣路小流量自鎖閥為關閉狀態，減壓閥下游出口壓力有超壓風險。3.由于飛行過程中姿控推力器工作消耗推進劑，系統壓力會逐漸下降，當系統壓力下降至欠壓狀態時，會導致姿控推力器工作性能下降明顯。4.環繞器在軌飛行過程中，推進分系統存在關閉姿控管路小流量自鎖閥的工況。當姿控路小流量自鎖閥關閉后，其下游密閉管路里的推進劑將受環境溫度影響而出現熱脹冷縮現象，當環境溫度升高時，密閉管路內推進劑壓力會大幅爬升，從而影響系統可靠性。5.推進分系統在軌落壓工作期間，如推力器發生了泄漏故障，需要對姿控推力器進行重組操作。由于火星探測器的星地時延，當推進系統出現以上問題后需要快速決策診斷，無法通過地面操作快速解決。因此需要一種適用于火星探測中推進系統的自主管理方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種適用于火星探測中推進系統的自主管理方法，根據推進系統的壓力實時監控值，自主判別推進系統閥門出現的故障類別，自主按照故障處理優先級執行相應的解決方案。避免了由于星地延時，無法及時處理推進系統故障的問題；該方法提高了火星探測推進系統長期安全的可靠性。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種適用于火星探測中推進系統的自主管理方法，采用壓力傳感器監測環繞器的推進系統，將推進系統的故障分為姿控推力器泄漏、軌控管路超壓、減壓閥靜壓超壓、推進系統欠壓、姿控管路超壓；發生上述故障時分別采用姿控推力器泄漏自主管理方法、軌控管路超壓自主管理方法、減壓閥靜壓超壓自主管理方法、推進系統欠壓自主管理方法、姿控管路超壓自主管理方法進行故障處理；其中姿控推力器泄漏的故障處理的優先級最高，其他四種故障處理的優先級相同且按故障發生的時間先后順序依次進行故障處理；

姿控推力器泄漏自主管理方法為：將當前推力器切換為其他推力器；

軌控管路超壓自主管理方法：對軌控管路上的閥門進行開關動作；

減壓閥靜壓超壓自主管理方法：通過氣路壓力平衡降低減壓閥靜壓；

推進系統欠壓自主管理方法：對貯箱進行增壓；

姿控管路超壓自主管理方法：對姿控管路進行泄壓。

上述適用于火星探測中推進系統的自主管理方法，優選的，姿控推力器泄漏自主管理方法為：將當前推力器對應的液路流量自鎖閥關閉，僅采用其他推力器工作。