一种集成式推力系统及卫星

本发明涉及空间推力器，尤其是涉及一种集成式推力系统及卫星。

背景技术：

1、例如中国专利申请202110327474.7公开了一种电推进多模式自主控制系统及方法；例如中国专利申请cn201710822931.3公开了一种采用固体工质的大范围可调等离子体微推力器，以上述的专利申请为例，现有的推进器技术方案的普遍存在以下缺点：

2、1)现有方案采用的推力器推力调节范围小，推力精度不高：仅使用电推进技术，产生的推力约为百毫牛级；

3、2)现有方案通过调节点火流率、阳极功率、屏栅功率实现推力调节，推力的调节灵活度低。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集成式推力系统及卫星。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、作为本发明的第一方面，提供一种集成式推力系统，所述的集成式推力系统集成了冷气式推力器、电热式推力器以及微波离子推力器，具体包括：

4、控制单元，用于对集成式推力系统的拓扑参数进行协调控制，根据不同阶段的系统推力需求控制冷气式推力器、电热式推力器、微波离子推力器的开关；

5、推进剂供给单元，用于供给三种微推力器公用气体工质，并连接冷气式推力器与电热式推力器；

6、微波发生单元，用于调控微波离子推力器所需的微波大小，并连接微波离子推力器；

7、电源供给单元，用于将母线电压转换为推力器所需的电压和电流，并为集成式推力系统中各单元提供所需电源。

8、作为本发明的第二方面，提供一种卫星，所述卫星的各个外表面上分别设置有如上所述的集成式推力系统。

9、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

10、1)本发明提供了一种集成了冷气、电热式以及微波离子三类推力器的推力系统，并且通过推进剂供给单元为三种微推力器公用气体工质、微波发生单元调控微波离子推力器所需的微波大小。基于不同类型推力器的特点进行集成设计，能够实现0.5～1000μn的超大范围推力连续精准可调，推力精度能达到：推力分辨率<0.1μn，推力噪声0.1μn/√hz：解决了推进系统推力范围小和精度有限的问题；

11、2)本发明调节点火流率、阳极功率、屏栅功率实现推力调节，通过建立模糊pid隶属度规则表，在三级推力源选定的中间推力等级数值下对微流量系统的控制关键参数仿真确定，进而实现推力源切换控制系统从而实现变推力的连续可调，相较于现有技术仅通过调节点火流率、阳极功率、屏栅功率实现推力调节的方案，本发明推力调节方案的灵活度与准确性更高。

技术特征：

1.一种集成式推力系统，其特征在于，所述的集成式推力系统集成了冷气式推力器、电热式推力器以及微波离子推力器，具体包括：

2.根据权利要求1所述的一种集成式推力系统，其特征在于，所述微波离子推力器覆盖的范围为0.5～50μn；所述冷气推力器覆盖的范围为50～500μn；所述电热式推力器覆盖的范围为500～1000μn。

3.根据权利要求1所述的一种集成式推力系统，其特征在于，所述的控制单元(1)包括：fpga微控制器(2)、压力传感器(4)以及放大器(3)；

4.根据权利要求1所述的一种集成式推力系统，其特征在于，所述的推进剂供给单元(5)包括电磁阀(8)和微型电加热器(9)；所述的电磁阀(8)，用于控制冷气、电热式推进的工质流量，并连接冷气式推力器；所述的微型电加热器(9)，用于加热工质公用气体工质，并与电热式推力器连接。

5.根据权利要求1所述的一种集成式推力系统，其特征在于，所述三种微推力器公用气体工质采用氩气。

6.根据权利要求5所述的一种集成式推力系统，其特征在于，所述推进剂供给单元(5)包括氩气瓶(6)以及三级减压子系统(7)；

7.根据权利要求1所述的一种集成式推力系统，其特征在于，所述的微波发生单元(10)包括微波发生器(11)、流量控制器(12)和ecr中和器(13)；所述的微波发生器(11)，用于产生微波离子推力器所需的微波；所述的流量控制器(12)，对工质氩气流量进行调控；所述的ecr中和器(13)用于发射电子，保持推力系统电中性，所述的ecr中和器(13)与微波离子推力器连接。

8.根据权利要求1所述的一种集成式推力系统，其特征在于，所述的电源供给单元(14)，同时具备遥测功能和故障保护功能，包括冷气与电热式混合电源处理模块(15)和离子电推进模块(16)；

9.一种卫星，其特征在于，所述卫星的各个外表面上分别设置有如权利要求1-8任一所述的集成式推力系统。

10.根据权利要求9所述的一种卫星，其特征在于，所述的控制单元(1)通过pid控制算法调节卫星各个平面上的集成推力。

技术总结本发明涉及一种集成式推力系统及卫星，该推力系统集成了冷气式推力器、电热式推力器以及微波离子推力器，具体包括：控制单元，用于对集成式推力系统的拓扑参数进行协调控制，根据不同阶段的系统推力需求控制冷气式推力器、电热式推力器、微波离子推力器的开关；推进剂供给单元，用于供给三种微推力器公用气体工质，并连接冷气式推力器与电热式推力器；微波发生单元，用于调控微波离子推力器所需的微波大小，并连接微波离子推力器。与现有技术相比，本发明能够实现0.5～1000μN的超大范围推力连续高精度可调，解决了推进系统推力范围小的问题，可实现卫星系统的无拖曳控制，应用于引力波探测，射天望远镜等重大任务中。技术研发人员：贺伟国,胡坚强受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2