[发明专利]高轨道卫星平台10N推力器布局方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星推力器的布局方法。

背景技术

高轨道卫星为满足星箭对接的刚度要求，通常质心位置低于几何中心，推 力器布局位置坐标是在卫星机械坐标系OXYZ中推力器喷管口中心的坐标，是 固定不变的。卫星机械坐标系的原点为星箭对接面的中心，质量特性中的质心 是相对于卫星机械坐标系的，X轴正方向指向卫星东面板正法线方向，Y轴正 方向指向卫星南面板正法线方向，Z轴正方向指向卫星对地板正法线方向；高 轨道卫星在轨运行时X轴正方向指向当地水平面的正东方向，Y轴正方向指向 当地正南方向，Z轴正方向指向地心方向。

现有高轨道平台卫星对地板与背地板之间的距离为3.60m，而星箭对接面 离背地板的Z轴距离为0.10m，寿命初期～寿命末期质心范围为1.66～1.54m， 这是变化的，星箭对接面离几何中心的距离为1.85m，质心与几何中心的距离 范围为0.19～0.31m，对地板与背地板推力器的力臂的最大差为0.62m，为使 成对推力器工作进行向东/向西位置保持或向南/向北位置保持时的最大干扰力 矩不超过4Nm，只能使力臂大的对地板推力器的安装角比背地板推力器的安装 角加大约6°。如图1所示，为现有高轨道平台卫星的14个10N推力器布局 图，推力器均安装在对地板与背地板上，其中8个推力器(3A、4A、7A、8A、 2B、5B、6B、8B)均安装在背地板上，6个推力器(2A、5A、6A、3B、4B、 7B)均安装在对地板上，490N发动机用于卫星在转移轨道变轨，使星箭分离 后卫星由大椭圆轨道变为准同步轨道，在490N发动机点火前先用8A与8B点 火，使卫星的两个贮箱内的推进剂“沉底”，8A与8B还可作为卫星滚动姿态 控制备份推力器，6A、6B可提供滚动姿态正向控制力矩，7A、7B可提供滚动 姿态负向控制力矩，而2A、3A、4A、5A与2B、3B、4B、5B都是配对工作 对俯仰与偏航进行姿态控制，6A+7A可提供卫星向北位置保持的推力，6B+7B 可提供卫星向南位置保持的推力，4A+5A可提供卫星向西位置保持的推力， 4B+5B可提供卫星向东位置保持的推力，图中的S13与S43为测量偏航姿态 的太阳敏感器，S61与S62分别为测量滚动姿态与俯仰姿态的太阳敏感器。

这种高轨道平台卫星的推力器布局是采用设计不同的对地板与背地板推力 器的安装角的方法来减小位置保持时的干扰力矩的，当承力筒高度由3800mm 改为4400mm后，承载用户有效载荷的能力可增加400kg，但对地板与背地板 推力器的力臂相差太大，如仍按现有平台的推力器布局方式，则成对10N推力 器进行位置保持时干扰力矩太大(最大可达约7Nm)，造成推力器工作效率低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高轨道卫星 平台10N推力器布局方法，可以提高推力器的工作效率，节省推进剂。

本发明的技术解决方案是：高轨道卫星平台10N推力器布局方法，步骤如 下：

(1)确认需进行10N推力器布局的卫星平台的质量特性，包括星箭分离 后、太阳翼展开后、天线展开后、每次转移轨道490N发动机点火变轨后、定 点后寿命初期、寿命中期、寿命末期卫星质心在卫星机械坐标系中的位置，所 述的卫星机械坐标系的原点为星箭对接面的中心，X轴正方向指向卫星东面板 正法线方向，Y轴正方向指向卫星南面板正法线方向，Z轴正方向指向卫星对 地板正法线方向；

(2)确认卫星平台的用户需求与卫星上安装的太阳翼、天线、敏感器、相 机及执行机构对10N推力器布局的限制条件；所述的用户需求包括卫星三轴姿 态控制所需力矩，转移轨道变轨及定点后位置保持所需各方向速度增量与推力； 太阳翼、天线、敏感器、相机及执行机构对10N推力器布局的限制包括其安装 位置、几何尺寸，对微粒污染、热流影响、干扰力、干扰力矩及视场影响的承 受能力；

(3)以寿命中期质心位置为基准，在卫星平台的南北板、东西板及其相交 的侧棱上、背地板上进行10N推力器对称布局；