專利名稱：一種地球靜止軌道通信衛(wèi)星初樣星電推進系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地球靜止軌道通信衛(wèi)星初樣星電推進系統(tǒng)。
技術(shù)背景
衛(wèi)星初樣研制包括電性星和結(jié)構(gòu)星的研制。初樣衛(wèi)星研制目的是驗證衛(wèi)星設(shè)計方案的正確性，暴露設(shè)計問題予以解決。
電推進技術(shù)是一種利用電能加速推進工質(zhì)從而實現(xiàn)高比沖的先進航天器推進技術(shù)，在同等推進劑質(zhì)量的情況下，電推進輸出總沖量是常規(guī)化學推進系統(tǒng)的幾倍甚至幾十倍。電推進的高比沖優(yōu)勢可以降低衛(wèi)星平臺質(zhì)量、提高壽命、提高有效載荷能力。電推進技術(shù)一方面可以完成常規(guī)系統(tǒng)無法完成的任務(wù)，如深空探測、星際旅行等需任務(wù)以及需要精確姿態(tài)控制的衛(wèi)星、微小衛(wèi)星、衛(wèi)星星座組網(wǎng)控制等任務(wù)，另一方面，在長壽命通信衛(wèi)星平臺上的位保及姿軌控應用可以明顯提高衛(wèi)星的有效載荷質(zhì)量或衛(wèi)星的載干比，從而大幅提升通信衛(wèi)星平臺的性能。
目前我國還未進行電推進系統(tǒng)在衛(wèi)星及航天器上飛行應用。準備在SJ-9太陽同步軌道衛(wèi)星SJ-9A上進行搭載試驗?，F(xiàn)有的SJ9A衛(wèi)星上搭載的離子電推進子系統(tǒng)包括離子推力器、離子電源處理單元、供電轉(zhuǎn)接盒、貯供系統(tǒng)(離子氙氣瓶+供給模塊)、離子管路組件及電纜。
目前在新一代通信衛(wèi)星平臺東三B上引入離子電推進系統(tǒng)，目的是為了進一步開發(fā)電推進技術(shù)，提高我國通信衛(wèi)星綜合性能和國際競爭力，對于后續(xù)通信衛(wèi)星平臺的研制， 甚至對于深空探測領(lǐng)域來說意義尤為重大。東三B電推進系統(tǒng)要求完成平臺15年南北位置保持，要求電推力器點火時間11000小時、點火次數(shù)6000次以上。由于任務(wù)功能需求與 SJ-9A不同，東三B電推進系統(tǒng)與SJ-9A搭載試驗的離子系統(tǒng)在配置、技術(shù)要求及技術(shù)狀態(tài)上有較大差別。東三B電推進系統(tǒng)更為復雜。東三B電推進系統(tǒng)在國內(nèi)衛(wèi)星上接近于全新系統(tǒng)，地面測試非常重要。
電推進系統(tǒng)研制需要解決一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括自身的關(guān)鍵技術(shù)和整星集成關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)自身的關(guān)鍵技術(shù)測試主要靠地面單機測試以及系統(tǒng)地面聯(lián)試，包括在真空艙內(nèi)進行推力器點火試驗。而電推進在整星集成后的檢測主要是靠星上測試來驗證系統(tǒng)電性能，同時驗證電推進系統(tǒng)部件之間以及與整星其它分系統(tǒng)之間的匹配性和兼容性，電性星測試不進行推力器點火。因此需要根據(jù)初樣電性星及結(jié)構(gòu)星的測試項目及要求進行電推進系統(tǒng)在電性星及結(jié)構(gòu)星上的配置方案設(shè)計。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種地球靜止軌道通信衛(wèi)星初樣星電推進系統(tǒng)，通過衛(wèi)星初樣階段電性星和結(jié)構(gòu)星測試驗證電推進系統(tǒng)的正確性。
本發(fā)明包括如下技術(shù)方案
一種地球靜止軌道通信初樣星電推進系統(tǒng)，包括電性星電推進系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)星電推進系統(tǒng)；
電性星電推進系統(tǒng)包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S、壓力調(diào)節(jié)模塊、流量控制模塊Ni、流量控制模塊N2、流量控制模塊Si、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元Si、離子推力器單元S2為結(jié)構(gòu)模擬件；離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S為電性件；壓力調(diào)節(jié)模塊為電性件，驗證壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，內(nèi)部閥門均為具有完整功能電性件；流量控制模塊 Nl、流量控制模塊N2為電性模擬件；流量控制模塊S1、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜均為電性件；
結(jié)構(gòu)星電推進系統(tǒng)包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器單元 W、離子推力器單元N2、離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)N、離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S、氙氣瓶1、 氙氣瓶2、壓力調(diào)節(jié)模塊、流量控制模塊Ni、流量控制模塊N2、流量控制模塊Si、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元 Si、離子推力器單元S2、離子推力器單元m、離子推力器單元N2為結(jié)構(gòu)工程件，用于模擬產(chǎn)品的機械接口、電連接器接口及氣體管路接口，驗證力學性能；離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)N 為鑒定件；離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S為結(jié)構(gòu)模擬件；氙氣瓶1為鑒定件、氙氣瓶2為結(jié)構(gòu)工程件；壓力調(diào)節(jié)模塊、流量控制模塊m為鑒定件；流量控制模塊N2為結(jié)構(gòu)工程件；流量控制模塊Si、流量控制模塊S2為配重件；電推進電源處理單元1為鑒定件；電推進電源處理單元2為結(jié)構(gòu)熱模擬件；管路及電纜為結(jié)構(gòu)工程件。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
(1)電性星電推進系統(tǒng)可以充分測試系統(tǒng)電性能；包括接口信號檢查、各模塊功能檢查，正常模式及故障模式的功能檢查、電推力器驅(qū)動功能檢查、貯供子系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)功能檢查，流量控制功能檢查、矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)功能檢查。
(2)結(jié)構(gòu)星電推進系統(tǒng)可以充分檢驗經(jīng)歷力學試驗后的系統(tǒng)性能；上述電性能在電推進系統(tǒng)經(jīng)歷衛(wèi)星力學環(huán)境試驗后是否正常需要在結(jié)構(gòu)星上測試。此外，在結(jié)構(gòu)星上還進行貯供系統(tǒng)力學試驗前后的漏率檢查。
(3)從系統(tǒng)配置及技術(shù)狀態(tài)考慮，采用相對簡單的初樣電推進系統(tǒng)實現(xiàn)上述功能檢查；初樣星電推進系統(tǒng)配置及技術(shù)狀態(tài)根據(jù)電推進性能檢查要求進行確定，在充分進行測試項目檢查的前提下采用盡可能簡化的方案；初樣星電推進系統(tǒng)可以完成除推力器點火外全部通信衛(wèi)星電推進系統(tǒng)功能檢查。推力器點火需要在真空中進行，整星測試不具備試驗狀態(tài)。


圖1為整星電推進系統(tǒng)配置及電性能接口關(guān)系。
具體實施方式
下面就結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步介紹。
東三B平臺衛(wèi)星完整的電推進系統(tǒng)配置及電性能接口關(guān)系如圖1。電推進分系統(tǒng)主要包括4個離子推力器、貯供子系統(tǒng)(包括2只氙氣瓶+1套壓力調(diào)節(jié)模塊+4套流量調(diào)節(jié)模塊)、電源處理單元(PPU)、兩個矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)以及電推進控制單元。100V母線給執(zhí)行4機構(gòu)驅(qū)動單元(ADU)中的電推進控制單元、電源處理單元(PPU)提供輸入電源；電推進控制單元給貯供子系統(tǒng)的電磁閥及流量控制器供電，控制貯供子系統(tǒng)氣路的供給和流量調(diào)節(jié)， 并給PPU相關(guān)控制指令啟動PPU工作，PPU在電推進控制單元的指令作用下按時序要求給離子推力器提供各路電源，離子推力器在PPU的供電和貯供子系統(tǒng)的供氣配合下產(chǎn)生推力， 推力矢量方向在矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)的作用下完成南北位保時對質(zhì)心的指向要求，矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)同樣由ADU中的電推進控制單元進行控制。此外，電推進系統(tǒng)中還包括對以上各個子系統(tǒng)之間的互聯(lián)接口、與整星的遙測接口、熱控接口、電推進控制單元和中心計算機CMU之間的數(shù)據(jù)通信接口。
電推進分系統(tǒng)電性星測試，包括接口檢查及功能測試驗證電推進分系統(tǒng)功能設(shè)計的正確性，同時驗證電推進分系統(tǒng)各部件之間，電推進分系統(tǒng)與綜合電子、控制、測控、能源分系統(tǒng)之間匹配關(guān)系。EMC試驗驗證星上電推進分系統(tǒng)與整星的兼容性，包括電推進分系統(tǒng)對衛(wèi)星通信的影響。
根據(jù)上述測試內(nèi)容確定電性星電推進系統(tǒng)配套及技術(shù)狀態(tài)如下
表1電性星電推進系統(tǒng)
權(quán)利要求
1. 一種地球靜止軌道通信衛(wèi)星初樣星電推進系統(tǒng)，包括電性星電推進系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)星電推進系統(tǒng)；其特征在于電性星電推進系統(tǒng)包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S、壓力調(diào)節(jié)模塊、流量控制模塊m、流量控制模塊N2、流量控制模塊S1、流量控制模塊 S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元Si、 離子推力器單元S2為結(jié)構(gòu)模擬件；離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S為電性件；壓力調(diào)節(jié)模塊為電性件，驗證壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，內(nèi)部閥門均為具有完整功能電性件；流量控制模塊Ni、流量控制模塊N2為電性模擬件；流量控制模塊Si、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、 電推進電源處理單元2、管路及電纜均為電性件；結(jié)構(gòu)星電推進系統(tǒng)包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器單元Ni、 離子推力器單元N2、離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)N、離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S、氙氣瓶1、氙氣瓶2、壓力調(diào)節(jié)模塊、流量控制模塊m、流量控制模塊N2、流量控制模塊S1、流量控制模塊 S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元Ni、 離子推力器單元S2、離子推力器單元Ni、離子推力器單元N2為結(jié)構(gòu)工程件，用于模擬產(chǎn)品的機械接口、電連接器接口及氣體管路接口，驗證力學性能；離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)N為鑒定件；離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S為結(jié)構(gòu)模擬件；氙氣瓶1為鑒定件、氙氣瓶2為結(jié)構(gòu)工程件；壓力調(diào)節(jié)模塊、流量控制模塊m為鑒定件；流量控制模塊N2為結(jié)構(gòu)工程件；流量控制模塊Si、流量控制模塊S2為配重件；電推進電源處理單元1為鑒定件；電推進電源處理單元2為結(jié)構(gòu)熱模擬件；管路及電纜為結(jié)構(gòu)工程件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地球靜止軌道通信衛(wèi)星初樣星電推進系統(tǒng)，包括電性星電推進系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)星電推進系統(tǒng)；電性星電推進系統(tǒng)包括離子推力器單元S1、離子推力器單元S2、離子推力器矢量調(diào)節(jié)機構(gòu)S、壓力調(diào)節(jié)模塊、流量控制模塊N1、流量控制模塊N2、流量控制模塊S1、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜。本發(fā)明采用相對簡單的初樣電推進系統(tǒng)實現(xiàn)功能檢查；初樣星電推進系統(tǒng)配置及技術(shù)狀態(tài)根據(jù)電推進性能檢查要求進行確定，在充分進行測試項目檢查的前提下采用盡可能簡化的方案；初樣星電推進系統(tǒng)可以完成除推力器點火外全部通信衛(wèi)星電推進系統(tǒng)功能檢查。推力器點火需要在真空中進行，整星測試不具備試驗狀態(tài)。
文檔編號G01R31/00GK102507196SQ20111041812
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉坤, 李烽, 溫正, 潘屹, 王敏 申請人:中國空間技術(shù)研究院