一種空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空間飛行器在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置和方法，該裝置包括：多個(gè)加熱器，均布于推進(jìn)劑貯箱下半球；多個(gè)熱敏電阻，粘貼在推進(jìn)劑貯箱下半球的若干區(qū)域；多層隔熱組件包覆在推進(jìn)劑貯箱外。采用本發(fā)明裝置作為熱控措施，通過地面試驗(yàn)修正熱模型，建立熱模型仿真數(shù)據(jù)庫，將實(shí)際測(cè)得的熱響應(yīng)曲線與熱模型仿真熱響應(yīng)曲線做比對(duì)，最后得出推進(jìn)劑剩余量。本發(fā)明解決了空間飛行器在軌末期剩余量測(cè)量問題，取得了控溫精度高、可靠性好、設(shè)計(jì)靈活等有益效果。
【專利說明】一種空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間飛行器在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制的主要執(zhí)行系統(tǒng)，推進(jìn)分系統(tǒng)為衛(wèi)星提供轉(zhuǎn)移軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)機(jī)動(dòng)、姿態(tài)控制、姿態(tài)調(diào)整、同步定點(diǎn)、位置保持、軌道控制和衛(wèi)星離軌所需的動(dòng)力。為了保證能夠正常的執(zhí)行上述任務(wù)，保證滿足衛(wèi)星壽命要求，需要精確的了解星上推進(jìn)劑剩余量，為開展姿態(tài)和軌道控制提供依據(jù)。
[0003]傳統(tǒng)的衛(wèi)星推進(jìn)劑剩余量測(cè)量方法是BK法和PVT方法。BK法通過累計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間來估算推進(jìn)劑的消耗量，但是BK法計(jì)算的整個(gè)系統(tǒng)總的消耗量，無法估算單個(gè)貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑消耗量，至關(guān)重要的是在落壓模式下推力器內(nèi)推進(jìn)劑的流量隨著貯箱內(nèi)壓力變化而改變。所以測(cè)量的精度隨著工作時(shí)間增加而降低。PVT法是一種非常好的測(cè)量方法，只要測(cè)量設(shè)備的精度足夠好，就可以通過氦氣的質(zhì)量守恒精確計(jì)算推進(jìn)劑的剩余量(不考慮系統(tǒng)泄漏)。但是對(duì)于多貯箱并聯(lián)布局模式而言，在工作過程中無法保證每個(gè)貯箱內(nèi)的氦氣質(zhì)量守恒(增壓氣體的分配不均勻)，因此無法精確測(cè)量單個(gè)貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑消耗量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置和方法，不但解決了在軌末期剩余量測(cè)量精度不足的問題，且操作簡(jiǎn)單、可
靠性高。
[0005]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量的測(cè)量裝置，包括:多個(gè)加熱器，均布于推進(jìn)劑貯箱下半球；多個(gè)熱敏電阻，粘貼在推進(jìn)劑貯箱下半球的若干區(qū)域；多層隔熱組件，包覆在推進(jìn)劑貯箱外。
[0007]所述加熱器分為多組。
[0008]所述加熱器設(shè)置備份。
[0009]所述多層隔熱組件采用10單元的低溫多層，包覆在推進(jìn)劑貯箱上半球、柱段、下半球。
[0010]所述熱敏電阻均勻粘貼在推進(jìn)劑貯箱下半球。
[0011]一種空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量的測(cè)量方法，采用上述裝置作為熱控措施進(jìn)行地面整星真空熱試驗(yàn)；利用試驗(yàn)結(jié)果修正整星熱模型；實(shí)施加熱器動(dòng)作后得到推進(jìn)劑貯箱壁面溫度變化曲線來得到熱模型熱響應(yīng)曲線；建立熱響應(yīng)曲線的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫是通過地面試驗(yàn)修正過的熱模型計(jì)算得到的各種剩余量條件下的熱響應(yīng)曲線；將實(shí)際測(cè)量的熱響應(yīng)曲線與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的熱響應(yīng)曲線比對(duì)，即可得到在推進(jìn)劑貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑剩余量。
[0012]本發(fā)明所提供的用在空間飛行器在軌末期剩余量的測(cè)量裝置，由于采取多個(gè)加熱器、熱敏電阻和多層隔熱組件的熱控措施，能夠方便測(cè)量在軌末期貯箱表面溫度響應(yīng)曲線，達(dá)到了如下的有益效果:
[0013]1.裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活，設(shè)計(jì)的部分加熱器在轉(zhuǎn)移軌道、定點(diǎn)后可作為貯箱的控溫加熱器用。能夠同時(shí)滿足貯箱的控溫要求和剩余量測(cè)量要求；
[0014]2.測(cè)量裝置中加熱器分組使用，能夠適用在軌末期不同剩余量的測(cè)量精度要求；
[0015]3.裝置可靠性，部件包括加熱器、熱敏電阻和多層隔熱組件，整套裝置不存在系統(tǒng)的啟動(dòng)、終止和失效問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所提供的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為加熱器接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]圖1為本發(fā)明空間飛行器用在軌剩余量的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，多層隔熱組件1，多個(gè)加熱器2，多個(gè)熱敏電阻3。加熱器2分為四組，均布于推進(jìn)劑貯箱下半球。熱敏電阻3均勻粘貼在推進(jìn)劑貯箱下半球。多層隔熱組件I包覆在推進(jìn)劑貯箱上半球、柱段、下半球。多層隔熱組件I采用10單元的低溫多層。
[0020]圖2是加熱器接線圖。本實(shí)施例中加熱器分為4組，分別為第I組加熱器1、第2組加熱器I1、第3組加熱器II1、第4組加熱器IV。加熱器2外包覆多層隔熱組件I。
[0021 ] 粗略估算貯箱剩余量的質(zhì)量和液位，選擇對(duì)應(yīng)的加熱器組:
[0022]表I開啟加熱器順序及對(duì)應(yīng)的質(zhì)量范圍
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 多個(gè)加熱器，均布于推進(jìn)劑貯箱下半球； 多個(gè)熱敏電阻，粘貼在推進(jìn)劑貯箱下半球的若干區(qū)域； 多層隔熱組件，包覆在推進(jìn)劑貯箱外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置，其特征在于，所述加熱器分為多組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置，其特征在于，所述加熱器設(shè)置備份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置，其特征在于，所述多層隔熱組件采用10單元的低溫多層，包覆在推進(jìn)劑貯箱上半球、柱段、下半球。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量裝置，其特征在于，所述熱敏電阻均勻粘貼在推進(jìn)劑貯箱下半球。
6.一種空間飛行器用在軌推進(jìn)劑剩余量測(cè)量的方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1所述的裝置作為熱控措施進(jìn)行地面整星真空熱試驗(yàn)；利用試驗(yàn)結(jié)果修正整星熱模型；實(shí)施加熱器動(dòng)作后得到推進(jìn)劑貯箱壁面溫度變化曲線來得到熱模型熱響應(yīng)曲線；建立熱響應(yīng)曲線的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫是通過地面試驗(yàn)修正過的熱模型計(jì)算得到的各種剩余量條件下的熱響應(yīng)曲線；將實(shí)際測(cè)量的熱響應(yīng)曲線與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的熱響應(yīng)曲線比對(duì)，即可得到在推進(jìn)劑貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑剩余量。
【文檔編號(hào)】G01F22/00GK103453963SQ201310345379
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】江世臣, 付鑫, 康奧峰, 胡炳亭 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星工程研究所