卫星在轨氙气补加系统、工作方法及航天飞行设备与流程

本发明涉及航天领域，具体地，涉及卫星在轨氙气补加系统、工作方法及航天飞行设备。

背景技术：

1、氙气电推进系统被广泛应用于卫星推进领域。卫星存储的氙气是电推进系统的推进介质(燃料)，当氙气使用完毕时，卫星的氙气电推进系统无法继续工作，卫星失去轨道维持能力。因此亟需设计一种卫星在轨氙气补加系统。目前，现有的氙气加注方法如专利文献cn116717720a所述的空间电推进系统及用氙气加注方法，其主要解决过分依赖整星称重设备的加注方式来提高加注效率，但在氙气补加方式上任有较大的改进空间，以提高氙气补加的效果。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星在轨氙气补加系统、工作方法及航天飞行设备。

2、根据本发明提供的一种卫星在轨氙气补加系统，包括：服务星氙气瓶、减压阀、压缩机、压缩机电磁阀、直通路电磁阀以及目标星氙气瓶；

3、所述服务星氙气瓶通过并联的直通支路和压缩机补加支路连接所述目标星氙气瓶；

4、所述直通支路上设置有直通路电磁阀，所述压缩机补加支路上设置有减压阀、压缩机以及压缩机电磁阀，所述服务星氙气瓶分别连接所述直通路电磁阀和所述压缩机电磁阀，所述压缩机电磁阀先后连接减压阀和压缩机，所述压缩机和所述直通路电磁阀连接所述目标星氙气瓶。

5、优选地，所述服务星氙气瓶和所述目标星氙气瓶通过服务星高压浮动断接器配合目标星高压浮动断接器实现对接；

6、所述压缩机和所述直通路电磁阀连接所述服务星高压浮动断接器，所述目标星氙气瓶连接所述目标星高压浮动断接器。

7、优选地，所述目标星氙气瓶和所述目标星高压浮动断接器之间设置气体散热器和目标星电磁阀，所述目标星氙气瓶先后连接所述气体散热器和目标星电磁阀。

8、优选地，所述服务星高压浮动断接器和所述目标星高压浮动断接器的耐压大于等于10mpa，所述压缩机为隔膜式氙气压缩机，所述压缩机的额定出口压力大于等于10mpa，所述压缩机与氙气接触的部分采用金属材料，可保证氙气中无非金属多余物，同时隔膜式压缩机可最大化保证压缩后的气体纯净度。

9、考虑氙气气体物理特性：常温下，气体压力大于等于10mpa时，氙气处于超临界态接近液态。采用耐压不小于10mpa的服务星高压浮动断接器和目标星高压浮动断接器，保证补加后目标星氙气瓶的氙气处于临界态，最大化保证加注重量。

10、优选地，采用氙气双补加模式：直通模式和压缩机补加模式，可极大节省氙气补加时间。

11、直通模式：打开直通路电磁阀、目标星电磁阀，关闭压缩机电磁阀，所述服务星氙气瓶中的氙气通过管路直接补充到目标星氙气瓶直至服务星氙气瓶的氙气压力与目标星氙气瓶的氙气压力相等，完成直通补加；

12、压缩机补加模式：完成直通补加后，打开压缩机电磁阀、目标星电磁阀，关闭直通路电磁阀，所述服务星氙气瓶中的氙气通过减压阀稳定供给压缩机，所述压缩机出口的高压氙气输送向目标星氙气瓶。

13、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

14、1、本申请采用氙气双补加模式，直通补加可快速补气，压缩机补加可使氙气处于超临界态，保证目标星补加的氙气重量，从而实现了氙气补加的效率和补加效果的提升；

15、2、本申请采用隔膜式氙气压缩机保证出口处的氙气处于高压的超临界态，压缩后的氙气仍为高纯气体，气体无杂质；

16、3、本申请采用氙气减压阀保证氙气压缩机入口压力流量稳定，氙气压缩机寿命长；

17、4、本申请采用气体散热器降低目标星氙气气体压力，提高气体密度，降低压缩机出口背压，具有降低压缩机工作负担，提升氙气补加效率的功能；

18、5、本申请采用大于等于10mpa的高压浮动断接器可保证目标星内的氙气最终处于高压超临界态。

技术特征：

1.一种卫星在轨氙气补加系统，其特征在于，包括：服务星氙气瓶(1)、减压阀(2)、压缩机(3)、压缩机电磁阀(41)、直通路电磁阀(42)以及目标星氙气瓶(8)；

2.根据权利要求1所述卫星在轨氙气补加系统，其特征在于：所述服务星氙气瓶(1)和所述目标星氙气瓶(8)通过服务星高压浮动断接器(5)配合目标星高压浮动断接器(6)实现对接；

3.根据权利要求2所述卫星在轨氙气补加系统，其特征在于：所述目标星氙气瓶(8)和所述目标星高压浮动断接器(6)之间设置气体散热器(7)。

4.根据权利要求3所述卫星在轨氙气补加系统，其特征在于：所述目标星氙气瓶(8)和所述目标星高压浮动断接器(6)之间设置目标星电磁阀(43)。

5.根据权利要求2所述卫星在轨氙气补加系统，其特征在于：所述服务星高压浮动断接器(5)和所述目标星高压浮动断接器(6)的耐压大于等于10mpa。

6.根据权利要求1所述卫星在轨氙气补加系统，其特征在于：所述压缩机(3)为隔膜式氙气压缩机，所述压缩机(3)的额定出口压力大于等于10mpa。

7.根据权利要求1所述卫星在轨氙气补加系统，其特征在于：所述压缩机(3)与氙气接触的部分采用金属材料。

8.一种权利要求4所述卫星在轨氙气补加系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述卫星在轨氙气补加系统的工作方法，其特征在于：步骤s2中，直通补加结束后，所述服务星氙气瓶(1)的氙气压力与所述目标星氙气瓶(8)的氙气压力相等。

10.一种航天飞行设备，其特征在于：采用权利要求17任一项所述卫星在轨氙气补加系统。

技术总结
本发明提供了一种卫星在轨氙气补加系统、工作方法及航天飞行设备，包括：服务星氙气瓶、减压阀、压缩机、压缩机电磁阀、直通路电磁阀以及目标星氙气瓶；所述服务星氙气瓶通过并联的直通支路和压缩机补加支路连接所述目标星氙气瓶；所述直通支路上设置有直通路电磁阀，所述压缩机补加支路上设置有减压阀、压缩机以及压缩机电磁阀，所述服务星氙气瓶分别连接所述直通路电磁阀和所述压缩机电磁阀，所述压缩机电磁阀先后连接减压阀和压缩机，所述压缩机和所述直通路电磁阀连接所述目标星氙气瓶。本申请采用氙气双补加模式，直通补加可快速补气，压缩机补加可使氙气处于超临界态，保证目标星补加的氙气重量。

技术研发人员：任昊,赵滋阳,王宣,肖开阳,顾杨杰,李伟堃,孙小艺
受保护的技术使用者：上海空间推进研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31