一种航天器推进系统在轨性能调节补偿方法及系统与流程

1.本发明涉及航天器双组元推进系统技术领域，具体地，涉及一种航天器推进系统在轨性能调节补偿方法及系统。


背景技术：

2.目前航天器总体对推进系统混合比精度以及推进剂利用率要求越来越高，对混合比精度要求高的推进系统一般都是通过地面轨控管路流阻调试来保证轨控发动机混合比。在轨飞行过程中，如轨控管路实际流阻与地面调试值有偏离，将影响轨控发动机混合比，从而影响推进剂利用率。
3.而大多数推进系统对发动机混合比性能都没有在轨调节补偿的方法，少数采用高精度推进剂测量系统(pgs)的推进系统，可以通过测量推进剂剩余量并通过可选择的贮箱压力控制来对发动机混合比性能实现在轨调节补偿。
4.针对上述现有技术，若采用pgs的推进系统需要增加一套补气系统，系统复杂度和结构重量都相应增加。而目前航天器推进系统对结构重量轻量化要求越来越高，一般都不配置pgs所需要的的补气系统，对发动机混合比性能都没有在轨主动调节补偿的方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种航天器推进系统在轨性能调节补偿方法及系统，采用调节轨控自锁阀开关状态的措施来对轨控发动机混合比进行一定范围的主动调节补偿控制，提高推进剂利用率。
6.根据本发明提供的一种航天器推进系统在轨性能调节补偿方法及系统，所述方案如下：
7.第一方面，提供了一种航天器推进系统在轨性能调节补偿方法，所述方法包括：
8.在轨控管路上设置多个压力传感器和多个并联的轨控自锁阀，正常工作模式下，所述轨控管路和轨控自锁阀同时打开和关闭；
9.通过轨控自锁阀的单机液流调试，分别得到单个轨控自锁阀的流阻值；
10.通过推进系统装配前轨控管路流阻调试，使得轨控发动机工作时氧化剂路和燃料路入口压力地面调整值相等；
11.轨控发动机单机液流调试时，在轨控管路流阻调试给出的氧化剂路和燃料路入口压力地面调整值下，保证发动机混合比精度满足要求；
12.推进系统在轨飞行过程中，通过轨控发动机的第一次点火数据，得到轨控发动机点火工作过程中发动机入口压力实测值；
13.将轨控发动机点火工作过程中的氧化剂路入口压力和燃料路入口压力实测值进行比较，根据需要执行在轨性能调节补偿策略。
14.优选的，所述轨控管路包括：
15.氧化剂路和燃料路，所述氧化剂路设置有第一压力传感器，还设置有并联的第一
轨控自锁阀和第二轨控自锁阀；
16.所述燃料路设置有第二压力传感器，还设置有并联的第三轨控自锁阀和第四轨控自锁阀。
17.优选的，所述轨控自锁阀的单机液流调试步骤包括：
18.通过单机液流调试得到单个轨控自锁阀在对应氧化剂路水当量下的流阻值
△
p
o
和对应燃料路水当量下的流阻值
△
p
f
。
19.优选的，所述推进系统装配前轨控管路流阻调试步骤包括：
20.通过轨控管路的流阻调试调节轨控管路的节流孔板尺寸，使得轨控发动机工作时氧化剂路和燃料路入口压力地面调整值相等。
21.优选的，所述保证发动机混合比精度满足要求步骤包括：
22.通过轨控发动机液流调试调节发动机内置的节流圈尺寸，使得轨控管路流阻调试给出的发动机入口压力地面调整值下，发动机混合比精度满足要求。
23.优选的，所述发动机入口压力实测值步骤中包括：
24.轨控发动机入口压力实测值包括发动机氧化剂路入口压力实测值p
o
和发动机燃料路入口压力实测值p
f
。
25.优选的，所述比较氧化剂路入口压力和燃料路入口压力实测值步骤包括：
26.将发动机氧化剂入口压力实测值p
o
和发动机燃料路入口压力实测值p
f
进行比较：
27.如果(p
f
‑
p
o
)>
△
p
f
，则在下一次轨控发动机点火前，关闭燃料路的第三轨控自锁阀或第四轨控自锁阀中的一个；
28.如果(p
o
‑
p
f
)>
△
p
o
，则在下一次轨控发动机点火前，关闭氧化剂路的第一轨控自锁阀或第二轨控自锁阀中的一个。
29.第二方面，提供了一种航天器推进系统在轨性能调节补偿系统，所述系统包括：
30.模块1：在轨控管路上设置多个压力传感器和多个并联的轨控自锁阀，正常工作模式下，所述轨控管路和轨控自锁阀同时打开和关闭；
31.模块2：通过轨控自锁阀的单机液流调试，分别得到单个轨控自锁阀的流阻值；
32.模块3：通过推进系统装配前轨控管路流阻调试，使得轨控发动机工作时氧化剂路和燃料路入口压力地面调整值相等；
33.模块4：轨控发动机单机液流调试时，在轨控管路流阻调试给出的氧化剂路和燃料路入口压力地面调整值下，保证发动机混合比精度满足要求；
34.模块5：推进系统在轨飞行过程中，通过轨控发动机的第一次点火数据，得到轨控发动机点火工作过程中发动机入口压力实测值；
35.模块6：将轨控发动机点火工作过程中的氧化剂路入口压力和燃料路入口压力实测值进行比较，根据需要执行在轨性能调节补偿策略。
36.优选的，所述模块1中的轨控管路包括：
37.氧化剂路和燃料路，所述氧化剂路设置有第一压力传感器，还设置有并联的第一轨控自锁阀和第二轨控自锁阀；
38.所述燃料路设置有第二压力传感器，还设置有并联的第三轨控自锁阀和第四轨控自锁阀。
39.优选的，其特征在于，所述模块2包括：
40.通过单机液流调试得到单个轨控自锁阀在对应氧化剂路水当量下的流阻值
△
p
o
和对应燃料路水当量下的流阻值
△
p
f
。
41.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
42.本发明在不增加推进系统配置的情况下，根据在轨飞行遥测数据情况，通过采用调节轨控自锁阀开关状态的措施，来对发动机混合比进行一定范围的主动调节补偿控制，从而可提高推进剂利用率，增加航天器的在轨寿命。
附图说明
43.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：
44.图1为轨控管路布局图；
45.图2为推进系统在轨性能调节补偿管理流程图。
46.附图标记：1、第一轨控自锁阀；2、第二轨控自锁阀；3、第三轨控自锁阀；4、第四轨控自锁阀；5、第一压力传感器；6、第二压力传感器；7、轨控发动机。
具体实施方式
47.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。
48.本发明实施例提供了一种航天器推进系统在轨性能调节补偿方法，参照图1所示，首先在轨控管路上设置多个压力传感器和多个并联的轨控自锁阀，正常工作模式下，所述轨控管路和轨控自锁阀同时打开和关闭。其中轨控管路包括氧化剂路和燃料路，氧化剂路设置有一个第一压力传感器5，还设置有第一轨控自锁阀1和第二轨控自锁阀2，且第一轨控自锁阀1和第二轨控自锁阀2二者并联设置并于第一压力传感器5串联；而燃料路设置有一个第二压力传感器6，还设置有第三轨控自锁阀3和第四轨控自锁阀4，且第三轨控自锁阀3和第四轨控自锁阀4二者并联设置并于第二压力传感器6串联。燃料和氧化剂通过轨控管路输送到轨控发动机7。
49.参照图2所示，通过轨控自锁阀的单机液流调试，分别得到单个轨控自锁阀的流阻值，且得到的单个轨控自锁阀在对应氧化剂路水当量下的流阻值
△
p
o
和对应燃料路水当量下的流阻值
△
p
f
。通过推进系统装配前轨控管路流阻调试调节轨控管路的节流孔板尺寸，使得轨控发动机7工作时氧化剂路和燃料路入口压力地面调整值相等。
50.轨控发动机7单机液流调试时，通过轨控发动机7液流调试调节发动机内置的节流圈尺寸，使得轨控管路流阻调试给出的氧化剂路和燃料路入口压力地面调整值下，保证发动机混合比精度满足要求。
51.推进系统在轨飞行过程中，通过轨控发动机7的第一次点火数据，得到轨控发动机7点火工作过程中发动机入口压力实测值，轨控发动机7入口压力实测值包括发动机氧化剂路入口压力实测值p
o
和发动机燃料路入口压力实测值p
f
。
52.将轨控发动机7点火工作过程中的发动机氧化剂路入口压力实测值p
o
和发动机燃
料路入口压力实测值p
f
的差值，与轨控自锁阀在对应氧化剂水当量的流阻值
△
p
o
、对应燃料路水当量的流阻值
△
p
f
进行比较：
53.如果(p
f
‑
p
o
)>
△
p
f
，则在下一次轨控发动机7点火前，关闭燃料路的第三轨控自锁阀3或第四轨控自锁阀4中的一个，增大燃料路的流阻，从而提高发动机混合比精度；
54.如果(p
o
‑
p
f
)>
△
p
o
，则在下一次轨控发动机7点火前，关闭氧化剂路的第一轨控自锁阀1或第二轨控自锁阀2中的一个；增大氧化剂路流阻，从而提高发动机混合比精度。
55.本发明实施例提供了一种航天器推进系统在轨性能调节补偿方法，在不增加推进系统配置的情况下，根据在轨飞行遥测数据情况，通过采用调节轨控自锁阀开关状态的措施，来对发动机混合比进行一定范围的主动调节补偿控制，从而可提高推进剂利用率，增加航天器的在轨寿命。
56.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
57.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。