固体微型推力器应用设计

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1、Vo1．21No．6航天器工程第21卷第6期74SPACECRAFTENGINEERING2012年12月固体微型推力器应用设计刘旭辉陈君魏延明汪旭东(北京控制工程研究所，北京100081)摘要为了使固体微型推力器阵列应用于微型卫星控制，须要解决推力器的布局设计以及推力器阵列设计问题。提出了一种以正六边形为基元的推力器阵列方法，研究了推力器阵列的特点及规律，进行了应用分析；研究了推力器阵列的最优布局方式，设计了一种基于解耦控制的推力器布局设计，分析了该布局下的冲量和冲量矩的包络面。以正六边形为基元的推力器阵

2、列方式能够满足微型卫星姿轨控的需要，推力器分布规律性强，利于分配算法设计；采用正六面体方式的布局设计，其冲量和冲量矩包络面亦为正六面体。关键词微型卫星；固体微型推力器阵列；推力器阵列；布局设计；包络面中图分类号：V448．22文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．06．011ApplicationDesignofSolidPropellantMicro—thrusterLIUXuhuiCHENJunWEIYanmingWANGXudong(BeijingInsti

3、tuteofControlEngineering，Beijing100081，China)Abstract：Inordertomakesolidpropellantmicro-thrusterarraymorepractical，astudyofthrusterlay—outandthrusterarrayconfigurationdesignisrequired．Alayoutbasedonregularhexagonisdesignedandthecharacteristicsandrulesofthe

4、layoutarestudied．Thrusterconfigurationbasedondecouplingcontrolisdesignedandimpulseandimpulsemomentenvelopearestudied．Thelayoutwithregularhexagonasprimitivescanmeetthespacecraftattitudeandorbitcontrolrequirements，easilygettherules，andisfavorableforallocatio

5、nalgorithmdesign．Theimpulseandtheimpulsemomentenvelopebasedonthehexahedralconfigurationarehexahedralaswel1．Keywords：microsatellite；solidpropellantmicro—thrusterarray；thrusterarray；configurationdesign；envelope星控制动力装置，可以进行高精度的姿态控制和轨1引言道控制，能够大大提升微型卫星的实用价值]。现阶

6、段从事微推进系统的研究机构众多，但各研卫星微型化是今后一个重要的发展方向，微型究机构主要集中在对推力器的结构设计、性能试验和化也带来了一定的挑战，皮纳卫星上难以携带常规仿真分析等方面的研究，基于推力器阵列与布局设计的轨道控制动力系统，基本处于无控状态，其利用价的研究国内外研究较少，但是现阶段采用正四边形的值大大降低。而固体微型推力器阵列体积小、集成推力器阵列方式，无法保证每组推力器组合的合力通度高、功耗低、可靠性高_】]，能够提供小而精确的冲过卫星质心方向，不能满足轨道控制的需要[5刮，须要量，可以作为微型

7、卫星的执行机构，是一种新型的卫设计一种满足姿轨控的推力器阵列方法。收稿日期：2012—06—18修回日期：2012—11-13作者简介：刘旭辉(1983一)，男，博士，从事固体微型推力器阵列技术研究工作。Email：xhliu99@gmail．com。第6期刘旭辉等：固体微型推力器应用设计75本文主要就推力器的阵列设计以及阵列布局设不断扩展的推力器依然分布于外接圆半径分别为计进行分析研究，提出了正六边形为基元的推力器2R，3R，⋯，(∈N)的正六边形上。同样，如阵列方式，对正六面体的推力器阵列布局进行了相果

8、按照相邻推力器间距相等的原则生成整个阵列，关分析，可为固体微型推力器阵列的应用奠定一定则中心基元为正六边形，该种布局方式具有唯一性。基础。最终确定的推力器阵列基本原则为：①以正六边形为基元；②每个相邻推力器间距相等。将本设2推力器阵列设计计方法命名为“正六边形基元法”。2．3正六边形基元的优点2．1固体微型推力器阵列工作特点(1)从几何学角度讲，正六边形具有更好的对称固体微推力器阵列中每个推力器单元只能使用性，无