專利名稱：一種地球靜止軌道通信衛星初樣星電推進系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種地球靜止軌道通信衛星初樣星電推進系統。
技術背景
衛星初樣研制包括電性星和結構星的研制。初樣衛星研制目的是驗證衛星設計方案的正確性，暴露設計問題予以解決。
電推進技術是一種利用電能加速推進工質從而實現高比沖的先進航天器推進技術，在同等推進劑質量的情況下，電推進輸出總沖量是常規化學推進系統的幾倍甚至幾十倍。電推進的高比沖優勢可以降低衛星平臺質量、提高壽命、提高有效載荷能力。電推進技術一方面可以完成常規系統無法完成的任務，如深空探測、星際旅行等需任務以及需要精確姿態控制的衛星、微小衛星、衛星星座組網控制等任務，另一方面，在長壽命通信衛星平臺上的位保及姿軌控應用可以明顯提高衛星的有效載荷質量或衛星的載干比，從而大幅提升通信衛星平臺的性能。
目前我國還未進行電推進系統在衛星及航天器上飛行應用。準備在SJ-9太陽同步軌道衛星SJ-9A上進行搭載試驗。現有的SJ9A衛星上搭載的離子電推進子系統包括離子推力器、離子電源處理單元、供電轉接盒、貯供系統(離子氙氣瓶+供給模塊)、離子管路組件及電纜。
目前在新一代通信衛星平臺東三B上引入離子電推進系統，目的是為了進一步開發電推進技術，提高我國通信衛星綜合性能和國際競爭力，對于后續通信衛星平臺的研制， 甚至對于深空探測領域來說意義尤為重大。東三B電推進系統要求完成平臺15年南北位置保持，要求電推力器點火時間11000小時、點火次數6000次以上。由于任務功能需求與 SJ-9A不同，東三B電推進系統與SJ-9A搭載試驗的離子系統在配置、技術要求及技術狀態上有較大差別。東三B電推進系統更為復雜。東三B電推進系統在國內衛星上接近于全新系統，地面測試非常重要。
電推進系統研制需要解決一系列關鍵技術，包括自身的關鍵技術和整星集成關鍵技術。系統自身的關鍵技術測試主要靠地面單機測試以及系統地面聯試，包括在真空艙內進行推力器點火試驗。而電推進在整星集成后的檢測主要是靠星上測試來驗證系統電性能，同時驗證電推進系統部件之間以及與整星其它分系統之間的匹配性和兼容性，電性星測試不進行推力器點火。因此需要根據初樣電性星及結構星的測試項目及要求進行電推進系統在電性星及結構星上的配置方案設計。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種地球靜止軌道通信衛星初樣星電推進系統，通過衛星初樣階段電性星和結構星測試驗證電推進系統的正確性。
本發明包括如下技術方案
一種地球靜止軌道通信初樣星電推進系統，包括電性星電推進系統和結構星電推進系統；
電性星電推進系統包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器矢量調節機構S、壓力調節模塊、流量控制模塊Ni、流量控制模塊N2、流量控制模塊Si、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元Si、離子推力器單元S2為結構模擬件；離子推力器矢量調節機構S為電性件；壓力調節模塊為電性件，驗證壓力閉環調節功能，內部閥門均為具有完整功能電性件；流量控制模塊 Nl、流量控制模塊N2為電性模擬件；流量控制模塊S1、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜均為電性件；
結構星電推進系統包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器單元 W、離子推力器單元N2、離子推力器矢量調節機構N、離子推力器矢量調節機構S、氙氣瓶1、 氙氣瓶2、壓力調節模塊、流量控制模塊Ni、流量控制模塊N2、流量控制模塊Si、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元 Si、離子推力器單元S2、離子推力器單元m、離子推力器單元N2為結構工程件，用于模擬產品的機械接口、電連接器接口及氣體管路接口，驗證力學性能；離子推力器矢量調節機構N 為鑒定件；離子推力器矢量調節機構S為結構模擬件；氙氣瓶1為鑒定件、氙氣瓶2為結構工程件；壓力調節模塊、流量控制模塊m為鑒定件；流量控制模塊N2為結構工程件；流量控制模塊Si、流量控制模塊S2為配重件；電推進電源處理單元1為鑒定件；電推進電源處理單元2為結構熱模擬件；管路及電纜為結構工程件。
本發明與現有技術相比具有如下優點
(1)電性星電推進系統可以充分測試系統電性能；包括接口信號檢查、各模塊功能檢查，正常模式及故障模式的功能檢查、電推力器驅動功能檢查、貯供子系統壓力調節功能檢查，流量控制功能檢查、矢量調節機構功能檢查。
(2)結構星電推進系統可以充分檢驗經歷力學試驗后的系統性能；上述電性能在電推進系統經歷衛星力學環境試驗后是否正常需要在結構星上測試。此外，在結構星上還進行貯供系統力學試驗前后的漏率檢查。
(3)從系統配置及技術狀態考慮，采用相對簡單的初樣電推進系統實現上述功能檢查；初樣星電推進系統配置及技術狀態根據電推進性能檢查要求進行確定，在充分進行測試項目檢查的前提下采用盡可能簡化的方案；初樣星電推進系統可以完成除推力器點火外全部通信衛星電推進系統功能檢查。推力器點火需要在真空中進行，整星測試不具備試驗狀態。
圖1為整星電推進系統配置及電性能接口關系。
具體實施方式
下面就結合附圖對本發明做進一步介紹。
東三B平臺衛星完整的電推進系統配置及電性能接口關系如圖1。電推進分系統主要包括4個離子推力器、貯供子系統(包括2只氙氣瓶+1套壓力調節模塊+4套流量調節模塊)、電源處理單元(PPU)、兩個矢量調節機構以及電推進控制單元。100V母線給執行4機構驅動單元(ADU)中的電推進控制單元、電源處理單元(PPU)提供輸入電源；電推進控制單元給貯供子系統的電磁閥及流量控制器供電，控制貯供子系統氣路的供給和流量調節， 并給PPU相關控制指令啟動PPU工作，PPU在電推進控制單元的指令作用下按時序要求給離子推力器提供各路電源，離子推力器在PPU的供電和貯供子系統的供氣配合下產生推力， 推力矢量方向在矢量調節機構的作用下完成南北位保時對質心的指向要求，矢量調節機構同樣由ADU中的電推進控制單元進行控制。此外，電推進系統中還包括對以上各個子系統之間的互聯接口、與整星的遙測接口、熱控接口、電推進控制單元和中心計算機CMU之間的數據通信接口。
電推進分系統電性星測試，包括接口檢查及功能測試驗證電推進分系統功能設計的正確性，同時驗證電推進分系統各部件之間，電推進分系統與綜合電子、控制、測控、能源分系統之間匹配關系。EMC試驗驗證星上電推進分系統與整星的兼容性，包括電推進分系統對衛星通信的影響。
根據上述測試內容確定電性星電推進系統配套及技術狀態如下
表1電性星電推進系統
權利要求
1. 一種地球靜止軌道通信衛星初樣星電推進系統，包括電性星電推進系統和結構星電推進系統；其特征在于電性星電推進系統包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器矢量調節機構S、壓力調節模塊、流量控制模塊m、流量控制模塊N2、流量控制模塊S1、流量控制模塊 S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元Si、 離子推力器單元S2為結構模擬件；離子推力器矢量調節機構S為電性件；壓力調節模塊為電性件，驗證壓力閉環調節功能，內部閥門均為具有完整功能電性件；流量控制模塊Ni、流量控制模塊N2為電性模擬件；流量控制模塊Si、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、 電推進電源處理單元2、管路及電纜均為電性件；結構星電推進系統包括離子推力器單元Si、離子推力器單元S2、離子推力器單元Ni、 離子推力器單元N2、離子推力器矢量調節機構N、離子推力器矢量調節機構S、氙氣瓶1、氙氣瓶2、壓力調節模塊、流量控制模塊m、流量控制模塊N2、流量控制模塊S1、流量控制模塊 S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜；其中離子推力器單元Ni、 離子推力器單元S2、離子推力器單元Ni、離子推力器單元N2為結構工程件，用于模擬產品的機械接口、電連接器接口及氣體管路接口，驗證力學性能；離子推力器矢量調節機構N為鑒定件；離子推力器矢量調節機構S為結構模擬件；氙氣瓶1為鑒定件、氙氣瓶2為結構工程件；壓力調節模塊、流量控制模塊m為鑒定件；流量控制模塊N2為結構工程件；流量控制模塊Si、流量控制模塊S2為配重件；電推進電源處理單元1為鑒定件；電推進電源處理單元2為結構熱模擬件；管路及電纜為結構工程件。
全文摘要
本發明公開了一種地球靜止軌道通信衛星初樣星電推進系統，包括電性星電推進系統和結構星電推進系統；電性星電推進系統包括離子推力器單元S1、離子推力器單元S2、離子推力器矢量調節機構S、壓力調節模塊、流量控制模塊N1、流量控制模塊N2、流量控制模塊S1、流量控制模塊S2、電推進電源處理單元1、電推進電源處理單元2、管路及電纜。本發明采用相對簡單的初樣電推進系統實現功能檢查；初樣星電推進系統配置及技術狀態根據電推進性能檢查要求進行確定，在充分進行測試項目檢查的前提下采用盡可能簡化的方案；初樣星電推進系統可以完成除推力器點火外全部通信衛星電推進系統功能檢查。推力器點火需要在真空中進行，整星測試不具備試驗狀態。
文檔編號G01R31/00GK102507196SQ20111041812
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者劉坤, 李烽, 溫正, 潘屹, 王敏 申請人:中國空間技術研究院