一種電推進展開及推力指向調整機構，涉及航天器推進調整領域；包括安裝底板、彈性展開關節、第一展開臂、鎖定機構、單自由度轉動關節、第二展開臂、雙自由度轉動關節和推力器安裝板；第一展開臂的軸向一端通過彈性展開關節與安裝底板的上表面固定連接；鎖定機構固定安裝在第一展開臂下表面；單自由度轉動關節固定安裝在第一展開臂的軸向另一端；第二展開臂的軸向一端通過單自由度轉動關節與第一展開臂連接；雙自由度轉動關節固定安裝在第二展開臂的軸向另一端；推力器安裝板的下底面與雙自由度轉動關節固定連接；本發明提高了電推力器的備份能力，降低故障點火條件下的推進劑消耗量；本發明還可同時提高電推力器進行南北位置保持的效率。

技術領域

本發明涉及一種航天器推進調整領域，特別是一種電推進展開及推力指向調整機構。

背景技術

地球靜止軌道(GEO)上的航天器相對于地球的任何一個觀測者都處于靜止狀態，廣泛應用于通信、廣播、氣象等領域。實際運行中，由于日月引力、太陽輻射壓以及地球非球形等攝動的影響，靜止軌道衛星不存在靜止狀態，而是在南北(緯度)和東西(經度)兩個方向上漂移。依據應用需求，應實施在軌位置保持以使衛星在南北和東西兩個方向的漂移量限制在指定范圍內。大多數情況下，對于負加速度(南向修正)，提供南北方向修正以維持所需傾角的最優時刻是90°赤經處；相應地，對于正加速度(北向修正)，最優時刻是270°赤經處。(赤經是赤道面上春分點上的太陽到衛星的角度。)

電推進技術是一種利用電能加速推進工質實現高比沖的航天器推進技術，可有效地節省航天器推進劑攜帶量、提高航天器平臺的承載能力。由于電推力器重量較大，在航天實際工程設計中，航天器攜帶的電推力器數量有限。電推進在軌進行GEO航天器的南北、東西方向位置保持時，一般配置4臺電推力器；每臺推力器配置一個推力指向調節機構，確保各電推力器的推力方向經過航天器質心，降低電推力器點火期間的干擾力矩。推力器西北和推力器東北可提供南向加速度，推力器西南和推力器東南可提供北向加速度；推力器西北和西南可提供東向的切向加速度，推力器東北和東南可提供西向的切向加速度；各推力器均可提供指向地心的徑向加速度。

在4臺電推力器均正常的條件下，推力器西北和推力器東北在90°赤經附近成對點火；推力器西南和推力器東南在270°赤經附近成對點火；每對推力器提供南北位保所需速度增量的約1/2。一般情況下，推力器西北/東北點火產生的徑向加速度與推力器西南/東南點火產生的徑向加速度不能準確抵消，會產生不期望的平經度的漂移。推力器西北和推力器東北分別產生向東和向西的切向加速度，通過控制兩臺推力器的點火時間，可以在推力器西北/東北點火時產生預期的切向加速度；推力器西南/東南點火與此類似。利用此切向加速度，可以實現對航天器軌道攝動東西漂移、以及前面提到的徑向加速度導致的平經度漂移的修正。

由于以上策略要求4臺電推力器均正常工作，當一臺電推力器(假定為推力器東北)失效后，需要采用故障點火策略。航天器使用正常的一對對角方向的推力器(推力器西北和推力器東南)完成位置保持點火。航天器西北在90°赤經附近點火，推力器東南在270°赤經附近點火；由于推力器同時存在徑向、切向(東西向)和法向(南北向)的加速度分量，可以實現對傾角和平運動的控制，但無法實現對偏心率的控制。在每個周期中增加180°赤經附近的點火控制，推力器西北和推力器東南成對點火，產生相互抵消的法向和切向加速度分量，利用殘余的徑向分量實現對偏心率的控制。

該方法的主要問題在于：

1、電推力器不能形成完全備份；當一臺電推力器失效后，采用故障點火策略進行工作，推進劑消耗量將達到正常點火策略的1.5倍以上，降低了航天器的有效承載能力。

2、電推力器的實際安裝位置受限于航天器質心位置和背地板尺寸，其進行南北位置保持的效率較低，法向(南北向)加速度只能占到總加速度的0.5倍左右，推進劑利用率較低。

發明內容