本發(fā)明涉及衛(wèi)星推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種高軌并聯(lián)平鋪貯箱衛(wèi)星的高精度推進(jìn)劑加注方法。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星變軌段遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程中，當(dāng)整星質(zhì)心不在遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)推力軸線上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生干擾力矩；隨著推進(jìn)劑的消耗，質(zhì)心確定精度會(huì)變差，即誤差不斷被放大，遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的干擾力矩會(huì)隨之變大；對(duì)于貯箱并聯(lián)平鋪衛(wèi)星而言，推進(jìn)劑的不平衡排放會(huì)進(jìn)一步放大橫向質(zhì)心的確定誤差。目前，國(guó)內(nèi)研制的高軌衛(wèi)星在推進(jìn)劑加注時(shí)，將推進(jìn)劑地面加注設(shè)備放置在稱重設(shè)備上，通過(guò)測(cè)量地面設(shè)備中推進(jìn)劑的擠出量，來(lái)推算衛(wèi)星加注量和總質(zhì)量。由于在測(cè)量設(shè)備的后端，還有衛(wèi)星、加注管路及其內(nèi)部的推進(jìn)劑，因此，無(wú)法消除與星體連接的加注管路及其內(nèi)部的推進(jìn)劑帶來(lái)的影響，不僅衛(wèi)星質(zhì)量測(cè)量誤差較大(一般在3kg以上)，衛(wèi)星橫向質(zhì)心更難以估算，對(duì)變軌段衛(wèi)星帆板展開后橫向質(zhì)心的確定帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)，不利于干擾力矩的控制。

目前，國(guó)內(nèi)在軌的采用并聯(lián)平鋪貯箱的高軌衛(wèi)星只有高分四號(hào)衛(wèi)星，在研的多個(gè)衛(wèi)星型號(hào)采用貯箱并聯(lián)平鋪布局，但未查閱到貫穿整個(gè)推進(jìn)劑加注階段的系統(tǒng)方法以保證衛(wèi)星加注精度的報(bào)道或技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高軌并聯(lián)平鋪貯箱衛(wèi)星的高精度推進(jìn)劑加注方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的高軌并聯(lián)平鋪貯箱衛(wèi)星的高精度推進(jìn)劑加注方法，包括如下步驟：

標(biāo)定步驟：用標(biāo)準(zhǔn)砝碼(1000kg、3000kg、5000kg)標(biāo)定質(zhì)心測(cè)試臺(tái)；

安裝步驟：將衛(wèi)星安裝在質(zhì)心測(cè)試臺(tái)上，測(cè)量衛(wèi)星未連接加注管路和外圍設(shè)備時(shí)的質(zhì)量M₁和質(zhì)心隨后連接加注管路和外圍設(shè)備，并使推進(jìn)劑充滿加注管路，即推進(jìn)劑充填至加排閥口，測(cè)量衛(wèi)星連接加注管路和外圍設(shè)備后的質(zhì)量M₂和質(zhì)心

準(zhǔn)備步驟：在加注前，通過(guò)計(jì)算得到質(zhì)量差ΔM和質(zhì)心矩之差其中，ΔM＝M₂-M₁，以便后續(xù)消除加注管路及管路內(nèi)部的推進(jìn)劑對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；

加注步驟：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)某種推進(jìn)劑加注過(guò)程中某一時(shí)刻的衛(wèi)星的質(zhì)量M_i和質(zhì)心的變化；

測(cè)量計(jì)算步驟：根據(jù)某一時(shí)刻衛(wèi)星質(zhì)量和質(zhì)心的實(shí)時(shí)變化情況，計(jì)算出此時(shí)刻該種推進(jìn)劑的加注量，即某一時(shí)刻氧化劑M_氧化劑i的加注量或者燃燒劑M_燃燒劑i的加注量，其中：M_氧化劑i＝M_i-M₂，M_燃燒劑i＝M_i-M₂；

兩個(gè)貯箱內(nèi)部加注量的差異如下：

或者

式中：分別為不同推進(jìn)劑貯箱在衛(wèi)星上的安裝位置，下標(biāo)A表示位置為+X側(cè)、B表示位置為-X側(cè)，下標(biāo)1表示氧化劑、下標(biāo)2表示燃燒劑(如圖1所示，例如為氧化劑貯箱A1的安裝位置)，且

復(fù)核步驟：加注完成后，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼(1000kg、3000kg、5000kg)對(duì)質(zhì)心測(cè)試臺(tái)進(jìn)行蠕變效應(yīng)的標(biāo)定，經(jīng)標(biāo)定后，再次測(cè)試衛(wèi)星質(zhì)量M_復(fù)核和質(zhì)心

優(yōu)選地，所述安裝步驟包括：通過(guò)銷釘、靠塊或刻線對(duì)準(zhǔn)，使衛(wèi)星在質(zhì)心測(cè)試臺(tái)上的安裝誤差小于等于0.1mm。

優(yōu)選地，質(zhì)心測(cè)試臺(tái)的上安裝平面與傳感器支撐點(diǎn)所在平面平行度小于等于0.05mm，上安裝平面的平面度小于等于0.02mm，測(cè)試前上安裝平面水平度調(diào)整至小于等于0.03mm，傳感器測(cè)量誤差小于等于200g；質(zhì)心測(cè)試臺(tái)的質(zhì)量測(cè)試誤差小于等于0.6kg，質(zhì)心測(cè)試誤差小于等于0.4mm，7天蠕變效應(yīng)引起的誤差小于等于0.02％。

優(yōu)選地，所述測(cè)量計(jì)算步驟包括：

氧化劑加注完成時(shí)刻的加注量M_氧化劑和兩個(gè)貯箱內(nèi)部加注量的差異ΔM_氧化劑計(jì)算公式如下：

M_氧化劑＝M_{氧化劑加注完}-M₂

式中：M_{氧化劑加注完}和分別為氧化劑加注完成時(shí)的實(shí)測(cè)衛(wèi)星質(zhì)量和質(zhì)心；

燃燒劑加注完成時(shí)刻的加注量M_燃燒劑和兩個(gè)貯箱內(nèi)部加注量的差異ΔM_燃燒劑計(jì)算公式如下：

M_燃燒劑＝M_{燃燒劑加注完}-M_{氧化劑加注完}

式中：M_{燃燒劑加注完}和分別為燃燒劑加注完成時(shí)的實(shí)測(cè)衛(wèi)星質(zhì)量和質(zhì)心；

推進(jìn)劑加注完成時(shí)刻的衛(wèi)星質(zhì)量M_衛(wèi)星和質(zhì)心計(jì)算公式如下：

M_衛(wèi)星＝M_{燃燒劑加注完}-ΔM

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明減小了衛(wèi)星加注的誤差，提高了衛(wèi)星橫向質(zhì)心在地面的確定精度，具體地，在加注過(guò)程中，直接測(cè)量衛(wèi)星質(zhì)量和質(zhì)心，加注后，將衛(wèi)星從質(zhì)心測(cè)試臺(tái)上卸下，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼(1000kg、3000kg、5000kg)對(duì)質(zhì)心測(cè)試臺(tái)進(jìn)行蠕變效應(yīng)的標(biāo)定，7天蠕變效應(yīng)引起的誤差小于等于0.02％；經(jīng)標(biāo)定后，再次進(jìn)行衛(wèi)星質(zhì)量和質(zhì)心測(cè)試，得到最終的衛(wèi)星加注量和質(zhì)量、質(zhì)心數(shù)據(jù)，本發(fā)明的方法測(cè)量數(shù)據(jù)誤差小，為變軌段遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻衛(wèi)星橫向質(zhì)心位置的確定提供了直接的依據(jù)，利于干擾力矩的控制，可確保安全變軌。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為貯箱并聯(lián)平鋪典型布局示意圖；

圖2為加注原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1-衛(wèi)星；

2-上安裝平面；

3-質(zhì)心測(cè)試臺(tái)；

4-加排閥；

5-地面加注設(shè)備。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

具體地，如圖1、圖2所示，有四個(gè)推進(jìn)劑貯箱(兩個(gè)氧化劑貯箱的位置用A₁和B₁表示、兩個(gè)燃燒劑貯箱位置用A₂和B₂表示)對(duì)稱分布在半徑為r＝960mm的圓上。其中，氧化劑貯箱A和B分別布局在第一象限和第三象限，燃燒劑貯箱A和B分別布局在第四象限和第二象限；同種推進(jìn)劑貯箱關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，不同推進(jìn)劑貯箱關(guān)于軸對(duì)稱，OA₁與OX的夾角為α＝30°。

本實(shí)施例的具體流程如下。

1)標(biāo)定步驟：測(cè)試前，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼(1000kg、3000kg、5000kg)標(biāo)定質(zhì)心測(cè)試臺(tái)。

2)安裝步驟：衛(wèi)星直接安裝在質(zhì)心測(cè)試臺(tái)上，通過(guò)4個(gè)靠塊分別在衛(wèi)星+X、+Y、-X以及-Y四個(gè)象限處靠準(zhǔn)上安裝平面內(nèi)側(cè)，并使得安裝精度小于等于0.1mm；質(zhì)心測(cè)試臺(tái)的上安裝平面與傳感器支撐點(diǎn)所在平面平行度精度小于等于0.05mm，上安裝平面的平面度精度小于等于0.02mm，測(cè)試前上安裝平面水平度調(diào)整至精度小于等于0.03mm，傳感器測(cè)量精度小于等于200g；質(zhì)心測(cè)試臺(tái)的質(zhì)量測(cè)試的精度小于等于0.6kg，質(zhì)心測(cè)試的精度小于等于0.4mm。測(cè)量衛(wèi)星未連接加注管路和外圍設(shè)備時(shí)的質(zhì)量M₁和質(zhì)心隨后連接加注管路和外圍設(shè)備，并使推進(jìn)劑充滿加注管路(即推進(jìn)劑充填至加排閥口)，測(cè)量衛(wèi)星連接加注管路和外圍設(shè)備后的質(zhì)量M₂和質(zhì)心

3)準(zhǔn)備步驟：在加注前，通過(guò)計(jì)算得到質(zhì)量差ΔM＝M₂-M₁和質(zhì)心矩之差以便后續(xù)消除加注管路及管路內(nèi)部的推進(jìn)劑對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響；

4)加注步驟：先加注氧化劑，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氧化劑加注過(guò)程中某一時(shí)刻的衛(wèi)星的質(zhì)量和質(zhì)心變化，氧化劑加注完成時(shí)刻的加注量M_氧化劑和兩個(gè)貯箱內(nèi)部加注量的差異

ΔM_氧化劑分別為：

M_氧化劑＝M_{氧化劑加注完}-M₂

式中：M_{氧化劑加注完}和分別為氧化劑加注完成時(shí)的實(shí)測(cè)衛(wèi)星質(zhì)量和質(zhì)心；

若某具體型號(hào)規(guī)定當(dāng)差值大于1.5kg時(shí)，需對(duì)氧化劑加注量進(jìn)行調(diào)整，則通過(guò)設(shè)置星上閥門的狀態(tài)，對(duì)氧化劑少的貯箱進(jìn)行單獨(dú)加注，使氧化劑貯箱的差值小于1.5kg。

隨后實(shí)施燃燒劑加注，燃燒劑加注完成時(shí)刻的加注量M_燃燒劑和兩個(gè)貯箱內(nèi)部加注量的差異ΔM_燃燒劑分別為：

M_燃燒劑＝M_{燃燒劑加注完}-M_{氧化劑加注完}

式中：M_{燃燒劑加注完}和分別為燃燒劑加注完成時(shí)的實(shí)測(cè)衛(wèi)星質(zhì)量和質(zhì)心；

若某具體型號(hào)規(guī)定當(dāng)差值大于1.5kg時(shí)，需對(duì)燃燒劑加注量進(jìn)行調(diào)整，則通過(guò)設(shè)置星上閥門的狀態(tài)，對(duì)燃燒劑少的貯箱進(jìn)行單獨(dú)加注，使燃燒劑貯箱的差值小于1.5kg。

推進(jìn)劑加注完成時(shí)刻的衛(wèi)星質(zhì)量M_衛(wèi)星和質(zhì)心分別為：

M_衛(wèi)星＝M_{燃燒劑加注完}-ΔM

5)復(fù)核步驟：將衛(wèi)星從質(zhì)心測(cè)試臺(tái)上卸下，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼(1000kg、3000kg、5000kg)對(duì)質(zhì)心測(cè)試臺(tái)進(jìn)行蠕變效應(yīng)的標(biāo)定，并再次測(cè)量，得到最終衛(wèi)星質(zhì)量M_復(fù)核和質(zhì)心

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。