[发明专利]一种贮箱分布安装的航天器用推进剂配重方法

说明书

技术领域

本发明属于航天探测控制领域，具体涉及一种贮箱分布安装的航天器用推进剂配重方法。

背景技术

在航天器完成总装工作之后，需要对航天器进行质量和质心位置的测量，若航天器的质心位置不在整器坐标系的坐标原点处，需要进行航天器配重的过程，即在预先设计的航天器配重安装位置上安装配重块。

目前，航天器均采用铜制配重块进行配重，而这种配重方式增加了探测器的干质量，即这部分质量在航天器任务中是不能被使用的，还增加了航天器在变轨时推进剂的消耗量，最终影响了探测器的寿命，因此，这种方法并不是一种经济有效的方法。

对于贮箱分布安装的航天器，在对这类航天器进行配重时，结合贮箱的分布安装格局，设计一种能够提高配重经济性和有效性的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种贮箱分布安装的航天器用推进剂配重方法，能够达到提高配重经济性和有效性的目的。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种贮箱分布安装的航天器用推进剂配重方法，该方法基于一种配重系统，该系统包括质测台、质测采集系统、控制器、加注器1～4、推进剂转注罐1～4和称重系统1～4。航天器被设置在质测台上，该航天器内的4个贮箱分布安装。质测台通过质测采集系统连接控制器，控制器分别连接各加注器和各称重系统，各加注器分别通过管路连接至航天器的贮箱接口，各加注器还分别连接有推进剂转注罐，各推进剂转注罐被设置在称重系统上。

质测台用于测量航天器的质量和质心位置，并作为测量数据。质测采集系统用于实时采集质测台的测量数据并发送至控制器。控制器用于接收所述测量数据，根据测量数据确定所需加注的贮箱并计算得到该贮箱的推进剂加注量，控制器根据所确定的加注贮箱，控制相应加注器进行推进剂加注，同时，控制器实时采集各称重系统的测量数据并计算每次采集得到的测量数据与首次采集得到的测量数据作差，将差值作为数据变化量，控制器将数据变化量与所述推进剂加注量进行比较，当数据变化量与所述推进剂加注量相等时，控制器控制加注器停止加注推进剂。加注器用于在控制器的控制下，从推进剂转注罐提取推进剂并加注给相应贮箱。推进剂转注罐用于存储待加注的推进剂。称重系统用于实时测量推进剂转注罐的重量。

基于上述系统，本发明所提供方法的具体步骤为：

1)建立航天器本体坐标系O-XYZ：以垂直于质测台竖直向上为+X方向，水平向右为+Y方向，+Z方向与+X、+Y方向构成右手坐标系。

2)系统上电，在ZOY平面内，质测台测得当系统为初始状态时，航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)。其中，Δh₀为当系统为初始状态时，航天器质心所在ZOY平面内的横坐标；Δl₀为当系统为初始状态时，航天器质心所在ZOY平面内的纵坐标；当系统为初始状态时，各贮箱内的推进剂装填量均为0。

根据航天器内贮箱的分布状态，测得在所建立的ZOY平面内，各贮箱质心坐标并输入至控制器，控制器存储各贮箱质心坐标。

3)质测采集系统从质测台采集得到航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)，并发送至控制器。

4)控制器接收得到航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)并存储，将|Δl₀|和|Δh₀|作比较并进行贮箱选取，具体为：若|Δl₀|＞|Δh₀|，则选取-Δl₀所在区域内的两个贮箱作为加注对象。若|Δl₀|＝|Δh₀|，则选取点(-Δh₀，-Δl₀)所在区域内的贮箱作为加注对象；若|Δl₀|＜|Δh₀|，则选取-Δh₀所在区域内的贮箱作为加注对象。

控制器根据所选取的加注对象，从内部所存储的各贮箱质心坐标中提取该加注对象的质心坐标，控制器根据加注对象、航天器质量M₀和初始质心位置O’(Δh₀,Δl₀)以及加注对象质心坐标，计算得到加注对象所需加注的推进剂质量并存储。