[發明專利]一種離子電推進系統在全壽命周期下的工作方法

有效

• 申請號: 202110531381.6
• 申請日: 2021-05-16
• 公開（公告）號: CN113202708B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 趙以德;耿海;吳宗海;李建鵬;張興民;楊浩;楊福全;孫運奎
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 呂曉蓉

1.一種離子電推進系統在全壽命周期下的工作方法，所述離子電推進系統包括控制單元、電源處理單元、貯供單元以及離子推力器，其特征在于，包括：

S1：控制單元獲取電推進系統輸入功率，根據電推進系統輸入功率確定離子推力器的最佳工作模式；

S2：控制單元根據最佳工作模式產生對應的控制信息向電源處理單元和貯供單元發送，其中：控制單元獲取電源處理單元中的陰極觸持電源、陰極點火電源、陰極加熱電源、陽極電源、屏柵電源、加速電源、中和器觸持電源、中和器點火電源、中和器加熱電源的電參數，以及獲取貯供單元中的壓力調節模塊、流量調節模塊的流率參數，將電參數與流率參數與最佳工作模式下的最佳工作參數進行比對；

根據比對結果以及預設的最優參數匹配策略，為陰極觸持電源、陰極點火電源、陰極加熱電源、陽極電源、屏柵電源、加速電源、中和器觸持電源、中和器點火電源、中和器加熱電源、壓力調節模塊、流量調節模塊匹配對應的工作參數；

所述最優參數匹配策略包括：根據放電損耗比初始狀態減少20％、或開啟屏柵電源與加速電源后立即出現中和器熄弧、或電源處理單元出現不同于打火現象造成的束流重啟或保護關機，來判斷是否由于柵極磨損而發生電子反流；若以上現象中存在任何一項，則以設定步長不斷減小加速電源的電壓，直至無電子反流現象；

根據主觸電壓值判斷是否是由于陰極小孔磨損而導致在陰極流率原初設計值下陰極工作在羽狀模式；若是，則以設定步長增大陰極流率直至陰極觸持電源的電壓滿足最佳工作參數；

根據陽極電壓判斷由于柵極磨損導致中性氣體流失速率增加是否造成陽極電壓增高，而高于要求值；若是，則根據陽極電壓增量除以陽極電壓對陽極流率的敏感度絕對值，計算得到需增加的陽極流率；

根據中和器觸持電壓、或推力器相對航天器懸浮電位，判斷是否由于中和器小孔磨損導致在中和器流率原初設計值下中和器工作在羽狀模式；若是，則通過設定步長增大中和器流率，直到中和器觸持電壓滿足最佳工作參數；

S3：電源處理單元通過控制信息將其電參數進行調整，并為離子推力器供電；

S4：貯供單元通過控制信息將其流率參數進行調整，并為離子推力器供氣；

S5：離子推力器在當前工作參數下工作設定時長；

S6：控制單元獲取當前狀態下的電參數與流率參數，并與最佳工作模式下的最佳工作參數進行對比，若電參數與流率參數未達到最佳工作參數，執行步驟S2至S6，若電參數與流率參數均達到最佳工作參數，則離子推力器在當前工作參數下繼續工作。

2.如權利要求1所述的離子電推進系統在全壽命周期下的工作方法，其特征在于，步驟S1中控制單元根據電推進系統輸入功率確定離子推力器的最佳工作模式，包括：

控制單元根據電推進系統輸入功率-效率曲線計算離子推力器的輸入功率；

根據預設的離子推力器功率-功率工作模式對照表以及所述離子推力器的輸入功率確定所述離子推力器在當前輸入功率下的可選工作模式；

根據航天器軌道設計在當前位置對推力和比沖的需求關系，從所述可選工作模式中選出最佳工作模式。

3.如權利要求1所述的離子電推進系統在全壽命周期下的工作方法，其特征在于，所述電源處理單元對于電參數具備連續調節能力；所述貯供單元對流率參數具備寬范圍連續或檔位調節能力。