一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法

所属本发明涉及一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，属于单组元推进。

背景技术：

1、绿色单组元推进系统具备绿色无毒、比冲高等优点，在载人航天、运载火箭、卫星等领域具有广泛的应用前景。近年来，微纳卫星得到了迅猛发展，为提高卫星在轨寿命并提供离轨动力，卫星需配备主动动力输出装置，单组元推进系统因系统简单、可靠性高，尤其是绿色无毒、可预包装交付的优点得到了微纳卫星用户单位的青睐，并得到了大量应用。

2、但受限于传统单组元推力室在运输、贮存及发射阶段，保持喷管出口竖直向下(正置安装)的安装方式，使得传统推进系统在整星的布局方式受限，无法适应微纳卫星对推进系统提出的任意角度安全的技术要求。针对此项难题，通过研制一种安装防倒置功能材料的单组元推力室进行了解决，但功能材料的增加，对系统使用增加了难度；此外，由于微纳卫星电池容量一般较低，无法长期维持单组元推力室的在轨温度，这对单组元推力室是十分不友好的，主要体现在单组元推力室的工作寿命尤其是温启动寿命会大大降低。

3、针对上述问题，如何通过合理的在轨使用方法设计，解决可倒置系统的使用方法，又能通过工况设计，兼顾卫星能源不足，能保证单组元推力室温启动寿命要求，是限制绿色推进系统在微纳卫星领域应用的一大难题。

技术实现思路

1、针对当前解决方式存在的不足，提出一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，给出了可倒置使用单组元推力室的在轨使用方法，并通过合理的工况设计解决了绿色单组元单组元推力室温启动寿命技术难题，在微纳卫星领域得到了成功应用。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，结构包括推进剂贮箱、前端电磁阀、启动电磁阀、单组元推力室和压力传感器，单组元推力室安装防倒置功能膜，使得推进系统在整星上可任意角度安装，单组元推进系统在轨使用步骤及方法如下：

4、(1)推进系统随整星入轨后推进系统的温控方法：单组元推力室的催化床及喷管部分置于整星舱外，不施加温控；单组元推力室的喷注器以及贮箱、阀门、压力传感器等部件置于整星舱内，控制温度范围为5℃～60℃；

5、(2)首次启动前对单组元推力室催化床的预热方法：单组元推力室启动前1.5h，启动单组元推力室加热器对催化床进行预热，使催化床温度不低于200℃；

6、(3)单组元推力室首次启动防倒置膜清除方法：启动单组元推力室，开启时间0.05s，关闭时间1s，循环10次；再进行催化床升温程序：开启时间0.1s，关闭时间1s，循环20次，将单组元推力室催化床温度升至400℃以上，在此温度下，功能材料会完全分解；

7、(4)推进系统进行卫星姿态控制方法：单组元推力室催化床启动温度不低于200℃，工作脉宽不小于25ms，关机时间间隔不小于100ms，占空比及循环次数由控制系统根据飞行器姿态进行控制调整；

8、(5)推进系统进行卫星轨控调整方法：单组元推力室催化床启动温度不低于200℃，先启动催化床升温程序：开启时间0.1s，关机时间间隔1s，循环10次，再进行稳态启动程序，稳态工作时长由控制系统根据飞行器姿态进行控制调整；

9、(6)推进系统待机阶段，单组元推力室催化床最低保温温度不低于20℃，通过星上自主启动加热器提升单组元推力室温度，加热时长由控制系统根据星上能源情况控制调整；除单组元推力室外的贮箱、阀门、压力传感器等部件控制温度范围为5℃～60℃；

10、所述方法可使单组元推力室温启动次数不少于60次，温启动温度不低于200℃，脉冲数不低于2000次，单次最长稳态工作时间不少于100s；

11、所述方法适用于绿色单组元han、adn推进系统且推力室推力量级不大于5n的场合。

12、本发明公开的一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，有效消除了功能材料对单组元推力室性能的影响，并解决了新型绿色单组元推进系统在轨使用难题，在微纳卫星上得到了成功应用。

技术特征：

1.一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，其特征在于：其中推进系统包括推进剂贮箱(1)、前端电磁阀(2)、启动电磁阀(3)、单组元推力室(4)和压力传感器(5)，所述单组元推力室(4)安装防倒置功能膜，控制推进系统在整星上可任意角度安装，所述单组元推进系统在轨使用步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，其特征在于：使单组元推力室(4)温启动次数不少于60次，温启动温度不低于200℃，脉冲数不低于2000次，单次最长稳态工作时间不少于100s。

3.根据权利要求1所述的一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，其特征在于：该方法适用于绿色单组元han、adn推进系统且推力室(4)推力量级不大于5n的场合。

技术总结
本发明公开了一种新型绿色单组元推进系统在轨使用方法，包括推进系统随整星入轨后推进系统的温控方法、首次启动前对单组元推力室催化床的预热方法、单组元推力室首次启动功能材料清除方法、推进系统姿轨控工作单组元推力室启动方法、推进系统待机过程系统的温控方法，通过上述方法的制定，有效消除了功能材料对单组元推力室性能的影响，并解决了新型绿色单组元推进系统在轨使用难题，在微纳卫星上得到了成功应用。

技术研发人员：孙长存,王晓东,李涛,王智刚,姚子琪
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1