[发明专利]一种基于在轨数据的发动机性能参数修正方法

权利要求书

1.一种基于在轨数据的发动机性能参数修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)每次卫星变轨前，打开卫星配置的超声波流量计，测量发动机工作过程中的推进剂流量，轨控发动机点火结束后，关闭超声波流量计，流量测量停止；每次变轨期间，对超声波流量计的输出进行积分得到该次变轨过程中的推进剂消耗量Δm_ui；

(2)记录每次卫星变轨的沉底推力器点火时间，结合沉底推力器的流量，由BK法获取本次变轨期间沉底推力器的推进剂消耗量Δm_ci；

(3)记录每次卫星变轨期间姿控推力器的点火时间，结合姿控推力器的流量，由BK法获取本次变轨期间的姿控推力器的推进剂消耗量Δm_zi；

(4)结合步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的计算结果，计算获得第i次变轨期间的轨控发动机实际消耗量Δm_ei；

(5)通过第i次变轨结束后由轨道标定得到的推进剂消耗量数据Δm_oi，获得第i次变轨的速度增量Δv_i；

其中，Isp_t为发动机在地面标定的额定比冲，M_oi为第i次变轨前的卫星质量；

(6)将第i次变轨前的卫星质量M_oi及步骤(5)计算得到的速度增量Δv_i，代入火箭方程，获得卫星变轨发动机比冲Isp对应的轨控发动机推进剂消耗量ΔM_ei；

(7)设置目标函数J＝|ΔM_ei-Δm_ei|，采用单变量寻优法，求解J(Isp)＝0的最优解Isp₀，Isp₀为修正的卫星变轨发动机比冲；

(8)由固定比冲法，结合步骤(7)得到的标定比冲Isp₀和步骤(4)得到的轨控发动机消耗量Δm_ei，获得第i次变轨修正后的推力F_i；

t_i为第i次轨道机动的时间；i为正整数；

(9)由步骤(1)中超声波流量计的输出流量对变轨期间的发动机平均流量进行标定，得到氧化剂的平均流量值燃烧剂的平均流量值

氧化剂的平均流量值

燃烧剂的平均流量值t为时间；

(10)根据第i次变轨过程中的平均压力和温度遥测数据，使用轨控发动机的小偏差方程计算该次变轨的氧化剂流量ω_o和燃烧剂流量ω_f；

氧化剂输送管路和燃烧剂输送管路流量的计算方程为：

ω_o＝a₁₁(P_o-ΔP_lo)+b₁₁(P_f-ΔP_lf)+c₁₁T_o+d₁₁T_f+e₁₁，

ω_f＝a₁₂(P_o-ΔP_lo)+b₁₂(P_f-ΔP_lf)+c₁₂T_o+d₁₂T_f+e₁₂，

式中，系数a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁、e₁₁、a₁₂、b₁₂、c₁₂、d₁₂、e₁₂均通过轨控发动机地面试验获得；P_o、T_o分别为氧化剂贮箱的遥测平均压力、平均温度；P_f、T_f分别为燃烧剂贮箱的遥测平均压力、平均温度；

(11)设置目标函数采用多变量寻优法，求解令J(ΔP_lo,ΔP_lf)＝0的最优解ΔP_lo0、ΔP_lf0；

ΔP_lo、ΔP_lf分别为待修正的氧化剂输送管路和燃烧剂输送管路流阻，ΔP_lo0、ΔP_lf0分别为修正的氧化剂输送管路和燃烧剂输送管路流阻；

将ΔP_lo0、ΔP_lf0分别带入步骤(10)中，得到修正后的轨控发动机的小偏差方程，用于变轨过程中的发动机推力及推进剂消耗量计算。