欧洲自动转移飞行器电源系统设计及启示

《欧洲自动转移飞行器电源系统设计及启示》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Vol-23NO．6122航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第23卷第6期2014年12月欧洲自动转移飞行器电源系统设计及启示姜东升刘震张沛(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要介绍了“自动转移飞行器”(ATV)电源系统采用的3项关键技术：太阳翼X构型设计，太阳电池电路交叉布阵，蓄电池组充电控制模式；探讨了这些技术对平衡不同光照条件输出功率、降低遮挡对每个太阳电池阵输出功率的影响，以及确保蓄电池性能安全可靠的优势；并讨论了ATV电源设计方案对我国货运飞船和空间站电源系统设计的借鉴意

2、义。关键词自动转移飞行器；电源系统；太阳翼；电源调节配电单元中图分类号：V442文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．06．020ElectricalPowerSystemDesignandEnlightenmentofEuropeanATVJIANGDongshengI。IUZhenZHANGPei(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Thispaper

3、discussesthreekeytechniques：solararrayXtypestructure，solarstringscrossarrangement。andbatterychargemodeusedinATV．Theeffectofthosedesignonenergybalanceofdifferentincidencelight，theimpactofshadesontheoutputpowerofeachsoalrarry，andthesafeandreliableuseofbatterya

4、realsodiscussed．TheATVelectricalpowersystemde—signschemecanalsogiveguidancetothedesignofChinesecargospaceshipandspacestation．Keywords：AutomatedTransferVehicle；electricalpowersystem；solararray；powercondition—inganddistributionunit(PCDU)1引言目前，为“国际空间站”输送货物的货运飞船

5、包括俄罗斯研制的进步号货运飞船，欧洲研制的自动转移飞行器(AutomatedTransferVehicle，ATV)，美国研制的货运型乘员探索飞行器(CrewExplora—tionVehicle，CEV)，日本研制的H一ⅡB转移飞行器(HTV)。进步号货运飞船采用两个太阳翼、两组蓄电池组设计，其运行，尤其是对接段受太阳入射角的约束；CEV和HTV完全采用蓄电池组储能作为能源，其持续工作时间小于10h；所有的这些货运飞船中以ATV的电源系统最为复杂、先进、完善。我国正在开展货运飞船和空问站的相关研究工作，针对A

6、TV的电源系统开展研究，对于指导我国货运飞船和交会对接类航天器电源系统设计具有重要的借鉴意义。以货运飞船为代表的交会对接类航天器电源系统研制的关键技术包括：太阳翼构型设计、太阳翼在遮挡情况下的输出功率均衡管理，以及蓄电池组的在轨充电管理。太阳翼构型设计的目的是在较大太阳入射角的条件下，保证太阳翼的输出功率均衡；遮挡适应设计的目标是确保太阳翼在受到遮挡影响时，各供电母线输出功率稳定；蓄电池组的充电管理是确保蓄电池组寿命和性能的重要技术。ATV在这3个技术难点上均有自己独特的设计，能有效解收稿日期：2013-l卜2

7、6；修回日期：2014—07—09作者简介：姜东升，男，高级工程师，从事航天器电源系统总体设计工作。Email：jiang—dongsheng@sohu．corn。第6期姜东升等：欧洲自动转移飞行器电源系统设计及启示决实际问题，具有重要的借鉴意义。ATV采用太阳翼x构型设计，平衡不同光照条件输出功率；采用太阳电池电路交叉布阵，降低遮挡对每个太阳电池阵输出功率的影响；采用蓄电池组3种充电控制模式，确保蓄电池性能安全可靠。本文结合ATV电源系统设计方案和拓扑结构，对其关键技术开展研究，重点对太阳翼X构型设计，太阳电

8、池电路交叉布阵，蓄电池组充电控制模式的特点进行分析。最后，论述了ATV电源系统设计对我国航天器特别是货运飞船电源没计的启示，着重分析了采用这些设计的优缺点。2ATV电源系统设计ATV由阿里安5火箭(ARIANE一5)发射，重20t，为“国际空间站”(ISS)运送货物。它与俄罗斯舱段对接，为ISS提供轨道机动和姿态控制，主要运送推进剂、水、气和其它固体货物[1]。ATV主要任务包括：(1