本发明涉及航天器推进系统领域，具体地，涉及一种高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量装置和方法。
背景技术：
国内sast5000、dfh-5等卫星平台均采用四贮箱平铺布局，同种推进剂贮存于并联的两个贮箱。并联贮箱面临的重要问题是使用过程中两个贮箱的不均衡排放问题。如果并联贮箱的推进剂排放不平衡，将导致卫星质心偏移，严重时可导致变轨发动机点火时姿态无法控制；当一只贮箱内推进剂排空后，另一只贮箱内剩余推进剂无法使用，成为呆重。
测量并获得并联贮箱的不均衡排放量，是进行不均衡排放调节的前提。从公开文献来看，目前已有的不均衡排放测量方法均为间接法，即通过技术手段分别测量两个贮箱推进剂剩余量，进而获得不均衡排放量；例如气体注入压力激励法测量贮箱推进剂剩余量，该方法需要携带额外的增压气体和配置补气支路，成本高，完成两个贮箱剩余量测量时间约为1～2天，周期长。再例如热响应法测量贮箱推进剂剩余量，需要对贮箱加热并等待温度上升过程，推进剂量较多时热容较大，测量过程耗时较长，适用于寿命后期，推进剂量较少的情况。考虑变轨期间任务复杂、时间紧迫性、推进剂量较大，上述方法均不适用于变轨期间并联贮箱不均衡排放测量。此外，间接法获得的不均衡量的误差，将原有剩余量测量方法的误差放大了2倍，难以获得精度较高的测量结果。
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高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量装置和方法。
根据本发明提供的一种高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量装置，包括：多个液位敏感器组；
每组液位敏感器包括多个液位敏感器1，同组的多个液位敏感器1分别布置于并联贮箱轴向的相同高度位置，液位敏感器1中的加热带方向与贮箱3轴向方向垂直；
贮箱3通过多层隔热组件2包覆。
优选地，液位敏感器1布置的高度在一次变轨的贮箱液面的变化范围内。
优选地，不同液位敏感器组布置于不同的高度位置。
优选地，液位敏感器1包括：热敏电阻rt、热敏电阻rb和加热带，热敏电阻rt和热敏电阻rb分别位于加热带长度方向的两侧。
优选地，加热带的长度l和加热带的宽度w满足关系：l≥1.5w。
优选地，热敏电阻rt距离加热带宽度方向中线的距离ht满足w/2≤ht≤0.5l，热敏电阻rb距离加热带宽度方向中线的距离hb满足w/2≤hb≤0.5l，热敏电阻rt、热敏电阻rb与加热带长度方向的中线重合。
根据本发明提供的一种高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量方法，采用上述的高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量装置，执行：
步骤1：根据当次变轨推进剂预计消耗量预估贮箱液位变化范围；
步骤2：选定处于液位变化范围内的一组液位敏感器；
步骤3：当次变轨过程中选定的液位敏感器加热器持续加热；
步骤4：获取当次变轨过程中液位敏感器内热敏电阻实测温度；
步骤5：根据液面通过液位敏感器过程中，两个热敏电阻温度变化的异步特性，应用并联贮箱不均衡排放测量模型，计算不均衡排放量。
优选地，所述并联贮箱不均衡排放测量模型包括：
式中，δm为不均衡排放量；ρ为推进剂密度；ta1、ta2为贮箱ta液位敏感器热敏电阻rt、rb温度异步特性曲线|trt-trb|两个特征转折点发生的时刻；tb1、tb2为贮箱tb液位敏感器热敏电阻rt、rb温度异步特性曲线|trt-trb|两个特征转折点发生的时刻；
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供了并联贮箱不均衡排放量的直接测量方法，公开文献中并联贮箱不均衡排放测量均为测量两个贮箱推进剂剩余量，间接得到不均衡排放量的方法，未见直接测量方法；
(2)本发明在卫星变轨阶段实现并联贮箱不均衡排放测量，公开文献中未见变轨阶段测量并联贮箱不均衡排放的方法和应用先例；
(3)本发明硬件成本仅为少量加热带和热敏电阻，结构简单、易于实现、成本低；
(4)本发明在变轨结束即可获得并联贮箱不均衡排放量，为在轨进行不均衡排放调节提供了充足的时间，时效性好；
(5)本发明基于液位敏感器温度异步特性而非温度量本身进行并联贮箱不均衡排放测量，温度测量精度及环境引起的温度波动对测量结果的影响较小，抗干扰能力强；
(6)本发明基于液位敏感器温度异步特性而非温度量本身进行并联贮箱不均衡排放测量，贮箱结构尺寸、推进剂类型、变轨过程中加速度大小等引起的液面形状的差异对测量结果影响较小，适应能力强；
(7)基于本发明公开的液位敏感器，通过进一步的工作，获得温度异步特性与液位的量化对应关系，可推广应用于变轨期间贮箱推进剂剩余量测量，推广价值较高。
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是本发明的高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量装置示意图。
图2是本发明的液位敏感器示意图。
图3是本发明的液位敏感器异步温度特性典型曲线示意图。
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。
高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量装置，如图1所示，包括：液位敏感器1和多层隔热组件2。其中液位敏感器成组使用，同组的2个液位敏感器分别布置于并联的两个贮箱轴向高度相同的位置，该高度应在某次变轨贮箱液面的变化范围内，液位敏感器中加热带长度方面与贮箱轴向垂直；液位敏感器可布置多组，实现多次测量；多层隔热组件采用5～15单元的低温隔热层。
进一步，液位敏感器布置于贮箱的中下部，与变轨的后期对应，可提高剩余量测量精度；
进一步，考虑变轨推进剂预计误差及可能的变轨策略调整，液位敏感器应布置多组；
液位敏感器如图2所示，包括热敏电阻rt11、热敏电阻rb12、加热带13；两个热敏电阻分别位于加热带长度方向的两侧；加热带长度l和加热带宽度w满足关系：l≥1.5w；热敏电阻rt距离加热带宽度方向中线的距离ht应满足w/2≤ht≤0.5l，热敏电阻rb距离加热带中线的距离hb应满足w/2≤hb≤0.5l，两个热敏电阻与加热带长度方向的中线重合；
进一步，考虑液面形状的差异及液面的波动，液位敏感器两个热敏电阻与加热带的距离之和，应不大于单次变轨液面变化范围的1/3；
进一步，加热带的功耗应满足：持续加热的情况对推进剂温度及变轨压力无明显影响；
根据本发明的另一个方面，其提供了高轨卫星变轨并联贮箱不均衡排放测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)根据当次变轨推进剂预计消耗量预估贮箱液位变化范围；
(2)选定处于液位变化范围内的一组液位敏感器；
(3)当次变轨过程中选定的液位敏感器的加热器持续加热；
(4)获取当次变轨过程中液位敏感器内热敏电阻实测温度；
(5)根据液面通过液位敏感器过程中，两个热敏电阻温度变化的异步特性，应用并联贮箱不均衡排放测量模型，计算不均衡排放量，其中，并联贮箱不均衡排放测量模型如下：
式中，δm为页面过液位敏感器时刻两个贮箱剩余推进剂量的差异，即不均衡排放量；ρ为推进剂密度；ta1、ta2为贮箱ta液位敏感器热敏电阻rt、rb温度异步特性曲线|trt-trb|两个特征转折点发生的时刻，如图3所示；tb1、tb2为贮箱tb液位敏感器热敏电阻rt、rb温度异步特性曲线|trt-trb|两个特征转折点发生的时刻，如图3所示；
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。
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。