集成化卫星推进系统的制作方法

本发明涉及推进系统领域，具体地，涉及一种集成化卫星推进系统，尤其是一种新型低成本集成液化气微型推进系统。

背景技术：

推进系统是微纳卫星实施姿态控制、精确定位、位置保持、阻力补偿、轨道提升、微小卫星编队飞行等任务的关键系统。如专利文献cn106564623b所公开的一种小型卫星液化气恒压推进系统及方法，包括贮箱，贮箱内以气液两相形式贮存有氨；贮箱的外壳上安装有温度传感器，贮箱出口管安装有高压传感器，用于检测贮箱内的温度和压力；贮箱上安装有加热器，用于升高贮箱温度，调节贮箱内推进剂的压力；贮箱出口管安装有加注阀，用于向贮箱内加注氨推进剂；贮箱输出管路与减压阀连接，用于液氨的节流和降温，并稳定下游压力；减压阀输出管路与蒸发器连接，蒸发器安装在贮箱上，用于与贮箱内高温液氨进行热交换，确保发动机入口为气态推进剂；蒸发器输出管路上安装有低压传感器，用于检测发动机入口的压力；蒸发器输出管路上安装的冷气发动机提供卫星所需的推力和冲量，满足卫星姿态和轨道控制功能需求。

但是传统的推进系统存在如下问题：

1、推进系统的各功能组件以独立的产品形式存在，通过管路连接的方式进行实施，微小管路的总装焊接亦需要较长的生产周期，使得系统空间利用效率较低，重量和体积控制难度大、研制周期较长。

2、微纳卫星体积小、重量轻，传统形式的推进系统难以满足微纳卫星对推进系统微型化、集成化的需求。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种集成化卫星推进系统。

根据本发明提供的一种集成化卫星推进系统，包括：集成主体结构1、加排阀2、推力器3、支架结构17以及检测装置8；

所述集成主体结构1为环状结构；

所述集成主体结构1上设置有支架结构17；

所述支架结构17上设置有推力器接口；

所述推力器3设置在推力器接口上；

所述集成主体结构1的内部为空腔结构；

所述集成主体结构1的内部设置有流道14、推进剂贮存空腔15以及推进剂管理结构16；

所述流道14能够连通推力器3、检测装置8、推进剂贮存空腔15；

所述推进剂管理结构16能够驱动推进剂进入流道14；

所述加排阀2设置在集成主体结构1上；

所述检测装置8安装在集成主体结构1上。

优选地，所述推力器接口包括：俯仰偏航推力器接口4与滚动推力器接口5；所述俯仰偏航推力器接口4、滚动推力器接口5分别与集成主体结构1内部的流道14连通。

优选地，所述集成主体结构1、支架结构17以及推力器接口一体成型；所述推力器3与推力器接口紧固连接。

优选地，所述集成主体结构1上设置有加排阀安装接口12；所述加排阀2通过加排阀安装接口12设置在集成主体结构1上。

优选地，所述集成主体结构1上设置有检测装置安装接口13，所述检测装置8通过检测装置安装接口13设置在集成主体结构1上。

优选地，所述检测装置8能够检测推进剂贮存空腔15内部的推进剂压力。

优选地，所述检测装置8能够切断推进剂贮存空腔15至推力器3之间的配给通道。

优选地，所述集成主体结构1的内侧设置有拓展模块安装座9与拓展模块定向凸台座10；所述拓展模块安装座9上能够设置拓展功能模块；所述拓展模块定向凸台座10能够对拓展功能模块进行定向。

优选地，所述推进剂为四氟乙烷。

优选地，所述推力器3与推力器接口通过螺钉6连接；所述推力器3与推力器接口之间设置有隔热垫7。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、系统整体结构呈环状，内部设计有推进剂贮存容腔，环形集成主体结构壁厚薄，强度高，环形内侧空间可用于拓展功能模块的安装，使空间利用率有效提升，系统集成度高、重量轻。

2、推力器接口与支架结构在增材制造过程中一体成型，使得整个系统无效结构和重量大幅减少，同时系统采用一体设计、一体制造的方案也使得系统配置更具柔性。

3、系统为一体式模块结构，通过法兰结构与卫星进行集成，集成便利性好。

4、在集成主体结构增材制造设计时集成流道设计，实现了系统无管路化，使得推进系统总装集成效率大幅提升。

5、液态推进剂在推力器喷管喉部闪蒸射流形成推力，系统压力由推进剂自身饱和蒸汽压力进行维持，无需配置压力调节装置，使得系统在保证推力稳定的基础上配置更简单，重量更轻。

6、系统采用商用低压液化气四氟乙烷作为推进剂，推进剂绿色无毒，获取和加注便利，同时具有相对较高的密度比冲，系统加注成本和体积控制优势较明显。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的一种集成化卫星推进系统整体结构示意图。

图2为本发明提供的一种集成化卫星推进系统集成主体结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种集成化卫星推进系统，包括：集成主体结构1、加排阀2、推力器3、支架结构17以及检测装置8；所述集成主体结构1为环状结构；所述集成主体结构1上设置有支架结构17；所述支架结构17上设置有推力器接口；所述推力器3设置在推力器接口上；所述集成主体结构1的内部为空腔结构；所述集成主体结构1的内部设置有流道14、推进剂贮存空腔15以及推进剂管理结构16；所述流道14能够连通推力器3、检测装置8、推进剂贮存空腔15；所述推进剂管理结构16能够驱动推进剂进入流道14；所述加排阀2设置在集成主体结构1上；所述检测装置8安装在集成主体结构1上；所述推力器接口包括：俯仰偏航推力器接口4与滚动推力器接口5；所述俯仰偏航推力器接口4、滚动推力器接口5分别与集成主体结构1内部的流道14连通。在优选例中，集成主体结构1整体为类环形结构，内部设计有推进剂贮存容腔15和推进剂配给流道14，推力器接口与支架结构17在集成主体结构增材制造过程中一体化设计、成型。推力器3、加排阀2、检测装置8均通过安装在集成主体结构环状端面处的接口接入系统，实现了系统的无管路设计，系统总装集成效率大幅提升，并有效提升系统空间利用率和集成度。在优选例中，推力器3与支架结构17可根据需求柔性设计，实现不同推力数量和方向的配置。在优选例中，推进剂管理结构16为柱片式推进剂管理结构。

进一步地，所述集成主体结构1、支架结构17以及推力器接口一体成型；所述推力器3与推力器接口紧固连接；所述集成主体结构1上设置有加排阀安装接口12；所述加排阀2通过加排阀安装接口12设置在集成主体结构1上；所述集成主体结构1上设置有检测装置安装接口13，所述检测装置8通过检测装置安装接口13设置在集成主体结构1上；所述检测装置8能够检测推进剂贮存空腔15内部的推进剂压力；所述检测装置8能够切断推进剂贮存空腔15至推力器3之间的配给通道；所述集成主体结构1的内侧设置有拓展模块安装座9与拓展模块定向凸台座10；所述拓展模块安装座9上能够设置拓展功能模块；所述拓展模块定向凸台座10能够对拓展功能模块进行定向。在优选例中，集成主体结构1、支架结构17以及推力器接口采用增材制造技术一体化成型。在优选例中，集成主体结构内侧设置有对称的六个支座，用于拓展功能模块的安装，以充分利用结构空间，其中两个支座上设置有用于定向的凸台结构，用于对拓展模块的安装进行定向；4个支座上设计有安装螺纹孔用于拓展功能模块的安装。系统为一体式模块结构，通过连接法兰11与微纳卫星进行集成，集成便利性好。在优选例中，检测装置8用于在系统调试、贮存状态下切断推进剂贮存空腔15至推力器3之间的配给通道，并检测推进剂贮存空腔15内的推进剂压力。

更进一步地，所述推进剂为四氟乙烷；所述推力器3与推力器接口通过螺钉6连接；所述推力器3与推力器接口之间设置有隔热垫7。在优选例中，系统采用无毒无害的商用液化气四氟乙烷作为推进剂，具有高密度比冲和低成本的特点。贮存在集成主体结构1内部容腔的四氟乙烷为气液混合状态，通过集成主体结构1中的推进剂管理结构16对微重力条件下推进剂气液分布状态进行管理，并通过气态四氟乙烷蒸汽压力驱动液态推进剂通过集成主体结构1中的内部流道14进行推进剂配给。在优选例中，液态推进剂通过内部流道14进入推力器3中，经由喷管后发生闪蒸射流，系统内部仅少量推进剂气化以补偿液态推进剂消耗造成的容积变化，系统工作过程中系统压力由推进剂饱和蒸汽压力自动维持，无需配置压力调节装置。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。