本發(fā)明涉及航空航天，具體為一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的發(fā)展，人類的活動范圍不在局限于地面，向著空中甚至外太空進(jìn)行發(fā)展，而發(fā)展的科技與機(jī)器為人們帶來了極大的方便，其中外太空當(dāng)中的機(jī)器就是衛(wèi)星，衛(wèi)星在現(xiàn)代通信、導(dǎo)航、氣象、地球觀測等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在通信方面為人們提供了電話、互聯(lián)網(wǎng)、廣播和電視等服務(wù)，在導(dǎo)航方面為交通運(yùn)輸、航海、軍事以及日常生活當(dāng)中的定位起到了至關(guān)重要的作用，也為人們提供了預(yù)測天氣、監(jiān)測氣候變化和自然災(zāi)害等便捷的能力，對農(nóng)業(yè)、航空、海洋運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用；

2、衛(wèi)星在太空當(dāng)中是在失重的環(huán)境下飛行的，非常容易遭受外界因素的影響而翻滾轉(zhuǎn)動，若不對其進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整就會造成衛(wèi)星軌道的改變，并無法使衛(wèi)星達(dá)到所需要使用的需求，所以衛(wèi)星在環(huán)繞地球時(shí)需要時(shí)不時(shí)的對姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)整，目前軌衛(wèi)星姿態(tài)軌道調(diào)整方法存在多種，通常采用反作用輪、磁力矩器、小型姿態(tài)推力器等設(shè)備，以推力器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的衛(wèi)星姿軌控具有響應(yīng)快、指向精度高的特點(diǎn)，但衛(wèi)星上的變噴口大多數(shù)都為固定設(shè)置，在調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)時(shí)需要許多的操作步驟才能夠?qū)⑿l(wèi)星的姿態(tài)調(diào)整完畢，使用起來較為不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出衛(wèi)星上調(diào)整姿態(tài)的噴口使固定的不好對衛(wèi)星的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，包括本體，所述本體的質(zhì)心坐標(biāo)系為0-xyz，且本體的yoz面分別轉(zhuǎn)動安裝有第一推力器與第二推力器，且第一推力器與第二推力器的噴口方向相反，所述本體的xoz面分別轉(zhuǎn)動安裝有第三推力器與第四推力器，且第三推力器與第四推力器的噴口方向相反，所述本體的xoy面分別轉(zhuǎn)動安裝有第五推力器與第六推力器，且第三推力器與第四推力器的噴口方向相反，所述本體的外表面設(shè)置有轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)使本體能夠準(zhǔn)確的調(diào)整姿態(tài)。

3、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)包括：固定塊，多個所述固定塊固定安裝在本體的內(nèi)部，所述本體的外表面滑動安裝有多個齒條，且齒條與第五轉(zhuǎn)動齒輪相嚙合，所述固定塊的外表面固定安裝有步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)，所述固定塊的內(nèi)部轉(zhuǎn)動安裝有固定齒輪，且固定齒輪與步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)相連接，所述步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)與固定齒輪為同心設(shè)計(jì)，且固定齒輪與齒條相嚙合。

4、采用上述技術(shù)方案，當(dāng)本體要進(jìn)行軌道姿態(tài)控制時(shí)，就可根據(jù)目標(biāo)軌道或姿態(tài)選擇適合的推力器，通過步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動固定齒輪旋轉(zhuǎn)，使與固定齒輪相嚙合的齒條移動，調(diào)整齒條準(zhǔn)確的位置，改變噴口的方向以方便對本體的姿態(tài)與位置進(jìn)行調(diào)整。

5、優(yōu)選的，所述第一推力器與第二推力器為對角式安裝，所述第三推力器與第四推力器為對角式安裝，所述第五推力器與第六推力器為對角式安裝。

6、采用上述技術(shù)方案，通過第一推力器、第二推力器、第三推力器、第四推力器、第五推力器和第六推力器的對角安裝能夠有效的使本體在轉(zhuǎn)動時(shí)能夠保持平衡。

7、優(yōu)選的，所述本體的yoz面轉(zhuǎn)動安裝有第五轉(zhuǎn)動齒輪，且第五轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)軸與第二推力器的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體的yoz面轉(zhuǎn)動安裝有第六轉(zhuǎn)動齒輪，且第六轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)軸與第一推力器的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體的yoz面被齒條所貫穿，且齒條為對角式設(shè)計(jì)，所述第五轉(zhuǎn)動齒輪與齒條相嚙合，且另一齒條與第六轉(zhuǎn)動齒輪相嚙合。

8、采用上述技術(shù)方案，能夠通過固定在固定塊外表面的步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動固定齒輪，使與固定齒輪相嚙合的齒條一同進(jìn)行移動，讓帶動第五轉(zhuǎn)動齒輪與第六轉(zhuǎn)動齒輪一同進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整第一推力器與第二推力器的角度，并使第一推力器、第二推力器能夠與x軸同向產(chǎn)生推力，且能夠使本體以x軸方向旋轉(zhuǎn)。

9、優(yōu)選的，所述本體的xoz面轉(zhuǎn)動安裝有第二轉(zhuǎn)動齒輪，且第二轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)軸與第四推力器的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體的xoz面轉(zhuǎn)動安裝有第三轉(zhuǎn)動齒輪，且第三轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)軸與第三推力器的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體的xoz面被齒條所貫穿，且齒條為對角式設(shè)計(jì)，所述第二轉(zhuǎn)動齒輪與齒條相嚙合，且另一齒條與第三轉(zhuǎn)動齒輪相嚙合。

10、采用上述技術(shù)方案，能改變第三推力器、第四推力器的角度，并使第三推力器與第四推力器能夠與x軸同向產(chǎn)生推力，且能夠使本體以y軸方向旋轉(zhuǎn)。

11、優(yōu)選的，所述本體的xoy面轉(zhuǎn)動安裝有第一轉(zhuǎn)動齒輪，且第一轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)軸與第六推力器的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體的xoy面轉(zhuǎn)動安裝有第四轉(zhuǎn)動齒輪，且第四轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)軸與第五推力器的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體的xoy面被齒條所貫穿，且齒條為對角式設(shè)計(jì)，所述第一轉(zhuǎn)動齒輪與齒條相嚙合，且另一齒條與第四轉(zhuǎn)動齒輪相嚙合。

12、采用上述技術(shù)方案，第五推力器、第六推力器的角度能夠被改變，并使第五推力器、第六推力器能夠與z軸同向產(chǎn)生推力，并且能夠使本體以z軸方向旋轉(zhuǎn)。

13、優(yōu)選的，所述固定齒輪分別與第一轉(zhuǎn)動齒輪、第二轉(zhuǎn)動齒輪、第三轉(zhuǎn)動齒輪、第四轉(zhuǎn)動齒輪、第五轉(zhuǎn)動齒輪和第六轉(zhuǎn)動齒輪的直徑相同。

14、采用上述技術(shù)方案，能夠使固定齒輪在轉(zhuǎn)動帶動齒條移動時(shí)，保持移動的距離相同，讓固定齒輪與第一轉(zhuǎn)動齒輪、第二轉(zhuǎn)動齒輪、第三轉(zhuǎn)動齒輪、第四轉(zhuǎn)動齒輪、第五轉(zhuǎn)動齒輪和第六轉(zhuǎn)動齒輪能夠在需要調(diào)整時(shí)同步進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置：

16、1.能夠通過步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動固定齒輪一同轉(zhuǎn)動，使與固定齒輪相嚙合的齒條移動，讓齒條能夠在本體的內(nèi)部滑動，以根據(jù)本體所需要行進(jìn)的軌道對推力器的噴口朝向進(jìn)行調(diào)整，使本體行進(jìn)時(shí)的姿勢與軌道能夠輕松的改變；

17、2通過步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動第五轉(zhuǎn)動齒輪與第六轉(zhuǎn)動齒輪轉(zhuǎn)動，以調(diào)整第一推力器與第二推力器的噴口方向，使第一推力器與第二推力器與x軸同向產(chǎn)生推力，而當(dāng)本體要繞x軸旋轉(zhuǎn)時(shí)使其滾轉(zhuǎn)角發(fā)生變化時(shí)，將第一推力器與第二推力器調(diào)整噴口方向并平行于yoz面并施加推力，以產(chǎn)生力矩使本體滾轉(zhuǎn)，使本體能夠沿著x軸的方向推進(jìn)移動并能夠進(jìn)行滾轉(zhuǎn)；

18、3.通過齒條的推移，能夠讓與齒條相嚙合的第二轉(zhuǎn)動齒輪與第三轉(zhuǎn)動齒輪能夠轉(zhuǎn)動，并帶動第三推力器與第四推力器進(jìn)行轉(zhuǎn)動，讓本體能夠繞y軸改變滾轉(zhuǎn)角度，且可使第三推力器與第四推力器平行于xoz面并施加推力，使航行角度產(chǎn)生變化即可改變本體的航行角度，并可使本體在y軸方向加速；

19、4.伴隨著航道的調(diào)整，齒條將會產(chǎn)生移動，并帶動第一轉(zhuǎn)動齒輪與第四轉(zhuǎn)動齒輪一同轉(zhuǎn)動，讓第五推力器與第六推力器的角度能夠進(jìn)行改變并與z軸同向產(chǎn)生推力，且可通過改變第五推力器與第六推力器角度的改變可使本體繞z軸轉(zhuǎn)動時(shí)使?jié)L轉(zhuǎn)角度產(chǎn)生變換，且可使第五推力器與第六推力器平行于xoz面并施加推力，讓本體的角度發(fā)生變化產(chǎn)生力矩，并讓本體能夠俯仰，且可以沿著z軸方向加速。

技術(shù)特征：

1.一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，包括本體(1)，所述本體(1)的質(zhì)心坐標(biāo)系為0-xyz，且本體(1)的yoz面分別轉(zhuǎn)動安裝有第一推力器(2)與第二推力器(3)，且第一推力器(2)與第二推力器(3)的噴口方向相反，所述本體(1)的xoz面分別轉(zhuǎn)動安裝有第三推力器(4)與第四推力器(5)，且第三推力器(4)與第四推力器(5)的噴口方向相反，所述本體(1)的xoy面分別轉(zhuǎn)動安裝有第五推力器(6)與第六推力器(7)，且第三推力器(4)與第四推力器(5)的噴口方向相反，其特征在于：所述本體(1)的外表面設(shè)置有轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)使本體(1)能夠準(zhǔn)確的調(diào)整姿態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)包括：固定塊(15)，多個所述固定塊(15)固定安裝在本體(1)的內(nèi)部，所述本體(1)的外表面滑動安裝有多個齒條(8)，且齒條(8)與第五轉(zhuǎn)動齒輪(13)相嚙合，所述固定塊(15)的外表面固定安裝有步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)(16)，所述固定塊(15)的內(nèi)部轉(zhuǎn)動安裝有固定齒輪(17)，且固定齒輪(17)與步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)(16)相連接，所述步進(jìn)驅(qū)動電機(jī)(16)與固定齒輪(17)為同心設(shè)計(jì)，且固定齒輪(17)與齒條(8)相嚙合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，其特征在于：所述第一推力器(2)與第二推力器(3)為對角式安裝，所述第三推力器(4)與第四推力器(5)為對角式安裝，所述第五推力器(6)與第六推力器(7)為對角式安裝。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，其特征在于：所述本體(1)的yoz面轉(zhuǎn)動安裝有第五轉(zhuǎn)動齒輪(13)，且第五轉(zhuǎn)動齒輪(13)的轉(zhuǎn)軸與第二推力器(3)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體(1)的yoz面轉(zhuǎn)動安裝有第六轉(zhuǎn)動齒輪(14)，且第六轉(zhuǎn)動齒輪(14)的轉(zhuǎn)軸與第一推力器(2)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體(1)的yoz面被齒條(8)所貫穿，且齒條(8)為對角式設(shè)計(jì)，所述第五轉(zhuǎn)動齒輪(13)與齒條(8)相嚙合，且另一齒條(8)與第六轉(zhuǎn)動齒輪(14)相嚙合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，其特征在于：所述本體(1)的xoz面轉(zhuǎn)動安裝有第二轉(zhuǎn)動齒輪(10)，且第二轉(zhuǎn)動齒輪(10)的轉(zhuǎn)軸與第四推力器(5)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體(1)的xoz面轉(zhuǎn)動安裝有第三轉(zhuǎn)動齒輪(11)，且第三轉(zhuǎn)動齒輪(11)的轉(zhuǎn)軸與第三推力器(4)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體(1)的xoz面被齒條(8)所貫穿，且齒條(8)為對角式設(shè)計(jì)，所述第二轉(zhuǎn)動齒輪(10)與齒條(8)相嚙合，且另一齒條(8)與第三轉(zhuǎn)動齒輪(11)相嚙合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，其特征在于：所述本體(1)的xoy面轉(zhuǎn)動安裝有第一轉(zhuǎn)動齒輪(9)，且第一轉(zhuǎn)動齒輪(9)的轉(zhuǎn)軸與第六推力器(7)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體(1)的xoy面轉(zhuǎn)動安裝有第四轉(zhuǎn)動齒輪(12)，且第四轉(zhuǎn)動齒輪(12)的轉(zhuǎn)軸與第五推力器(6)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述本體(1)的xoy面被齒條(8)所貫穿，且齒條(8)為對角式設(shè)計(jì)，所述第一轉(zhuǎn)動齒輪(9)與齒條(8)相嚙合，且另一齒條(8)與第四轉(zhuǎn)動齒輪(12)相嚙合。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，其特征在于：所述固定齒輪(17)分別與第一轉(zhuǎn)動齒輪(9)、第二轉(zhuǎn)動齒輪(10)、第三轉(zhuǎn)動齒輪(11)、第四轉(zhuǎn)動齒輪(12)、第五轉(zhuǎn)動齒輪(13)和第六轉(zhuǎn)動齒輪(14)的直徑相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的任意一項(xiàng)一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置的控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明用于航空航天技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，包括本體，所述本體的質(zhì)心坐標(biāo)系為0?XYZ，所述本體的XOZ面分別轉(zhuǎn)動安裝有第三推力器與第四推力器，所述本體的外表面設(shè)置有轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動嚙合機(jī)構(gòu)使本體能夠準(zhǔn)確的調(diào)整姿態(tài)。該通過步長控制推力器的衛(wèi)星姿軌一體化控制裝置，當(dāng)本體需要進(jìn)行軌道調(diào)整時(shí)，調(diào)整某一軸向方向噴口，使其推力方向垂直與前進(jìn)方向軸向，提供速度，根據(jù)開普勒定律使其變軌；當(dāng)衛(wèi)星需要繞某軸進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整時(shí)，調(diào)整噴口與底面平行，兩臺同面發(fā)動機(jī)啟動，產(chǎn)生力矩，使衛(wèi)星滾轉(zhuǎn)調(diào)整姿態(tài)，當(dāng)本體需要進(jìn)行姿軌控時(shí)，可調(diào)整發(fā)動機(jī)步長來控制推力做工時(shí)間調(diào)整。

技術(shù)研發(fā)人員：康會峰,陳祥秋,劉景旺,夏廣慶,胡敏,李宗剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北華航天工業(yè)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6