卫星490N发动机安装位置优化研究

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1、V01．22No．6航天器工程第22卷第6期!!量呈垒篁三篁里垒兰三兰型呈!些兰兰些!些篁!!!!兰!!旦卫星490N发动机安装位置优化研究胡(北京空间伟金煌煌王庆华飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对490N发动机推力在卫星变轨过程中不能始终通过卫星质心，由此形成额外力矩对卫星姿态控制造成干扰的问题，文章提出了一种根据发动机推力偏斜和卫星质心位置变化情况，优化发动机安装位置的方法。此方法通过平移和旋转两种方式调整发动机的安装位置，改变推力作用点和方向，使其指向卫星质心变化范围的中心，以缩小推力相对卫星质心的偏心距，从而达到减小干扰力矩的目的。以某卫星490N发动机安

2、装的工程实施为例，对比优化安装位置前后推力形成的干扰力矩的变化情况。结果表明：优化方法对减小干扰力矩能起到显著作用，可为工程中确定卫星变轨发动机安装位置及实施安装提供参考。关键词卫星；490N发动机；安装位置；干扰力矩中图分类号：V465文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．06．008ResearchonOptimizingMountingPositionofSatellite490NThrusterHUWeiJINHuanghuangWANGQinghua(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEn

3、gineering，Beijing100094，China)Abstract：Boththe{orcedeflectionofa490Nthrusterfromitstheoreticaldirectionandtheposi—tionvariationofsateUitecentroidduringorbitmaneuvercancauseextratorqueaffectingsatelliteattitude．Aimingatreducingtheextratorque，thispaperbringsforwardamethodusedtoopti—mizeandrec

4、tifythemountingpositionofsatellite490Nthrusterbytranslationandrotation．Af—terthrusteradjusted，thearmofforceshortensandtheinterferencetorquedecreasesbecausethepropellingforceismadepointtothecenterofthecentroidvariation．IVIoreover，apracticalexam—pleofmountingthe490Nthrustertoasatellitebyusing

5、thismethodispresented，andthecom—parisonoftheinterferencetorquebeforeandaftertheoptimizationisshowntomanifesttheposi—tiveeffectofthemethodwhichcanbeusedasareferencefortheengineering．Keywords：satellite；490Nthruster；mountingposition；interferencetorque1引言490N轨道控制发动机是中国于20世纪90年代初研发的用于地球同步轨道卫星远地点

6、变轨的发动机，也是现有各种高轨道卫星平台通用的主推发动机[1≈]。由于其自身结构及地面调校不完全精准，490N发动机会产生偏离主推力方向的斜向推力，通过地面试验可以标定出发动机推力矢量在发动机坐标系中的位置。当发动机安装到卫星上后，根据其安装位置可获得发动机坐标系和卫星坐标系之间的转换关系，从而确定发动机推力矢量在卫星坐标收稿日期：2013一0416；修回日期：2013一05—16基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：胡伟(1981一)，男，硕士，工程师，研究方向为航天器控制与推进。Email：rkuktemp@gmail．com。第6期胡伟等：卫星490N发动机安装位置优

7、化研究系中的位置。如果490N发动机推力矢量通过卫星质心，则推力不会对卫星姿态形成干扰力矩；但由于发动机推力矢量自身的偏斜，加之在变轨过程中卫星质心位置不断变化，致使发动机推力矢量不能始终通过卫星质心，从而对卫星的姿态产生干扰[4。5]，引起额外的推进剂消耗；当干扰力矩过大时，甚至会导致卫星姿态失控，造成严重的后果。为尽量减小变轨过程中的这一干扰力矩，满足姿态控制要求，减少推进剂消耗，应综合考虑卫星质心位置变化的范围，通过调整发动机安装位置，使其推力矢量指向优化的方向，确保干扰力矩满足使用要求。本文首先