一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法与流程

本发明属于卫星设计，涉及一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法。

背景技术：

1、目前推进服务舱的应用，实现了高可靠的转移轨道和运输服务，将卫星运送到目标轨道后即与主星分离，推进剂仅用于轨道转移以及离轨，出于经济性考虑，一般推进剂携带量余量较少，在转移轨道结束后消耗掉大部分推进剂。针对转移轨道末期燃料余量较少的情况，推进剂的精确测量尤为重要，目前常用的方法是bk法和pvt法，而这两种方法后期的测量准确性难以保证，并且无法实现动态测量，不能对发动机点火过程中的燃料消耗情况进行实时监测。因此，有必要采用一种新的方法实现发动机点火末期的燃料预估以及耗尽告警，防止发动机点火期间因推进剂耗尽夹气造成推进系统失效。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，对转移轨道末期的推进剂量进行自主监测并报警，并自动触发轨控发动机关机的方法。该方法能够在推进剂达到预定报警线后快速做出判断并处理，防止发动机点火期间因推进剂耗尽夹气造成推进系统失效。

2、本发明解决技术的方案是：

3、一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，该方法的步骤包括：

4、根据贮箱内的推进剂分布分析结果，确定需要在发动机点火过程中报警关机的液面位置，在每只贮箱该液面位置粘贴热敏电阻hn，且为每只热敏电阻配置一个加热器；

5、若轨控发动机点火过程中任意贮箱液面到达热敏电阻hn，则触发报警线，若星上自主计算剩余量满足限定条件，则触发关机条件，发动机立即关机，关闭加热器，采用沉底推力器点火策略进行点火；

6、若轨控发动机点火过程中各贮箱液面均未到达热敏电阻hn，则按预定时长完成本次点火，点火结束后关闭加热器，后续采用沉底推力器点火策略进行点火；

7、若轨控发动机点火过程中任意贮箱液面到达热敏电阻hn，但星上自主计算剩余量不满足限定条件，则按变轨策略正常关机，发动机关机后，关闭加热器，后续采用沉底推力器点火策略进行点火。

8、优选的，热敏电阻位于加热器中间位置。

9、优选的，利用热斑法判断液面是否到达热敏电阻hn，判断方法为：

10、自轨控发动机点火开始时刻开启加热器，对加热器对应的热敏电阻温度进行监测，设置热敏电阻的温度变化率判定值δt’＝＝0.02时，认为液面下降至该热敏电阻位置。

11、优选的，热敏电阻hn的温度变化率表示tn时刻的温度，为tn-1时刻的温度。

12、优选的，沉底推力器采用热斑法点火策略点火，过程如下：

13、1)确保轨控发动机正常点火结束且贮箱温度已恢复至平稳状态后，执行沉底发动机热斑法点火操作；

14、2)操作任务开始后，沉底发动机连续工作120s后开启加热器，若通过热斑法判断任意贮箱内液面到达热敏电阻hn，则关闭加热器，根据任务需求所需的推进剂剩余量计算仍需消耗的推进剂量，从而得到沉底发动机后续的继续点火时长△t，并继续点火△t后关闭沉底发动机，沉底发动机变轨操作结束。

15、优选的，设置沉底发动机的最大工作时长△tmax，若沉底发动机连续工作达到最大工作时长△tmax后各贮箱内液面均未到达热敏电阻hn，则关闭沉底发动机，关闭所有加热器。

16、优选的，沉底发动机变轨操作由地面指令人工启动，或设定在规定时刻自动开始。

17、本发明与现有技术相比的有益效果是：

18、本发明方法实施简单，方法易行，能够避免转移轨道末期因推进剂耗尽造成夹气导致系统失效。占用卫星资源少，且通用性强，可以根据任务需求实现任意推进剂量的自主测量与报警，具有要求低、响应快、自主性强、适配性强等特点，可推广至其他平台卫星使用，具有可观的经济效益以及应用前景。

1.一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，其特征在于该方法的步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，其特征在于：热敏电阻位于加热器中间位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，其特征在于：利用热斑法判断液面是否到达热敏电阻hn，判断方法为：

4.根据权利要求3所述的一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，其特征在于：热敏电阻hn的温度变化率表示tn时刻的温度，为tn-1时刻的温度。

5.根据权利要求1所述的一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，其特征在于：沉底推力器采用热斑法点火策略点火，过程如下：

6.根据权利要求5所述的一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，其特征在于：设置沉底发动机的最大工作时长△tmax，若沉底发动机连续工作达到最大工作时长△tmax后各贮箱内液面均未到达热敏电阻hn，则关闭沉底发动机，关闭所有加热器。

7.根据权利要求5所述的一种基于热响应特征的双组元推进耗尽告警方法，其特征在于：沉底发动机变轨操作由地面指令人工启动，或设定在规定时刻自动开始。