CN1610628A - 带有可展开的辐射器的空间飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空间飞行器，它具有一主体(10)、至少一个相对主体成一给定定向的主通讯天线(12)、至少一个具有与主天线的视野相对的一视野的全方向天线、以及至少一个可通过绕连至飞行器主体的一轴线(30)翻转而展开的辐射器(25)，所述辐射器可在它保持靠在主体上的收藏位置和展开位置之间翻转。所述翻转轴线(30)大致定位在平行于全方向天线(26)的定向、且平行于装载主天线的表面的主体表面之一的平面内。辐射器能从其靠放在装载太阳能电池板的表面上的收藏位置，翻转过接近180°的一角度，到达其基本位于在收藏时保持它的那个表面的平面中。
Description
技术领域
本发明涉及装有热辐射器的空间飞行器，所述热辐射器设计成用来将飞行器上所产生的热能消散入太空中。
它更具体地是涉及设计为放置在地球同步轨道、特别是对地静止的轨道中的人造卫星的空间飞行器，且被稳定成人造卫星的一给定轴线保持指向地球。
这后一种情况是通讯卫星的情况，它具有设计成当人造卫星在位时保持朝向地球的一区域精确地定向的若干主天线。
背景技术
空间飞行器、特别是对地静止人造卫星的有效载荷所需的电能是由一个或多个太阳能电池板来供应的，诸太阳能电池板可绕一轴线定向以保持它们指向太阳。对于对地静止人造卫星，太阳能电池板的该转动轴线(标示为轴线Y)定向成南-北方向。
传统上，这种类型的对底静止卫星一般具有图1中所示类型的设计。
人造卫星的主体10包含推进剂箱、有效载荷、设备架以及机载电路。
与人造卫星相关的三个轴线Z、Y及X设计成：当人造卫星在位时，该三轴线分别为沿南-北方向和沿东-西方向朝向地球定向。一般而言，人造卫星主体呈一平行六面体形状，带有南和北表面，一表面朝向地球定向以及一表面背离地球，后者通常被称为后表面。
太阳能电池板12安装在南和北表面上，并可绕Y轴线定向。
主通讯天线14侧向地安装在人造卫星的两侧上，且离开东和西表面足够远(或仅离开它们中的一个足够远)，以使它们的发送和接收波瓣清晰。由于这些主天线的波瓣较窄，它们就必须保持精确地指向所要覆盖的地球区域。
为了将卫星保持在位，主体10装有低推力喷嘴16，诸喷嘴16由推进剂来供能，并且其中的一定数量设置在人造卫星离开地球的相对端处。在近代的人造卫星上，这些喷嘴由一个或多个等离子推进机系统18来配全互补。在工作中，喷嘴或发生器以高速产生热气体的射流或羽状烟柱(plume)20和22。这些射流在表面上的撞击会产生所不希望的力，而降低喷嘴或离子发生器的效率，并可能导致该表面发生损坏。
传统上，固定的辐射表面24安装在人造卫星的南和北表面上，并例如通过热管热连接至产生热量的卫星载荷。更近代的高功率人造卫星上所产生的热功率的增长使固定的热辐射表面的散热表面面积变得不够。因此，人们设计出还包括可展开的辐射器的人造卫星，这些可展开的辐射器在发射过程中保持抵靠在人造卫星的主体上，随后，一般通过翻转它们来展开，以使它们具有朝向北(或南)的一定向。已把要配全互补的结构特别地设计成，在展开状态下辐射器不会妨碍主通讯天线的波瓣。具体地说，已提出了一种可展开辐射器(WO 99/19212)，它的可展开辐射器能绕一铰链、从它们被存储时抵靠南和北表面的位置开始翻转到它们位于远离地球的端部(沿Z方向)处的一位置。
这样的布置可避免它们干扰到主通讯天线的工作。此外，通过倾斜地放置铰链，辐射器25可以形成一扩散的结构，以明显地将它们移出可能会损坏它们的高速热气的撞击范围。
这样的布置表现出严重的局限性，因为它没有考虑到其它的问题。因为主通讯天线的波瓣十分狭窄，所以不可能利用经由主通讯天线的通讯来恢复对已丧失其标定定向(例如由于导航误差或故障)的人造卫星的控制。因此，通常会放置一定向在-Z方向(标定为远离地球)的全方向天线26(换言之，即该天线具有至少2π球面度的视野)，并且也通常沿+Z方向放置一天线26。在后一情况中，各全方向天线覆盖一半的空间，并且无论人造卫星的定向如何，它们都能一起使地球与人造卫星之间保持通讯。
不过，为了实现这样的结果，全方向天线的视野必定不能是暗的，否则，在天线的覆盖范围中会存在盲区，从而可能导致与人造卫星的联系的损失。
发明内容
本发明的目的特别是要提供一种带有可展开辐射器结构的空间飞行器，它同时避免了遮挡主通讯天线或天线视野、干扰到推进产生器喷嘴或者妨碍安装在飞行器后表面上的全方向天线的视野。
为了这个目的，本发明特别地提出了一种空间飞行器，它具有一主体、至少一个相对主体成一给定定向的主通讯天线、至少一个具有与主天线的视野相对的一视野的全方向天线、以及至少一个可通过环绕与飞行器主体相连的一轴线展开的辐射器，所述辐射器可在它保持靠在主体上的收藏位置和展开位置之间翻转，其特点是，所述翻转轴线大致定位在平行于全方向天线视野轴线的定向、且平行于装载主天线的表面的主体表面之一的平面内，所述翻转轴线构造成使辐射器能从其平靠在装载太阳能电池板的表面上的收藏位置，翻转过接近180°的一角度，到达其基本位于在收藏时保持它的那个表面的平面中的一位置。
在空间飞行器为人造卫星的特定情况中，且所述人造卫星具有一主体、至少一个安装在东或西表面上的主通讯天线、至少一个安装在远离地球的表面上的全方向天线、以及至少一个可通过环绕与人造卫星主体相连的一轴线展开的辐射器，所述辐射器可在它保持靠在主体的南或北表面上的收藏位置和展开位置之间翻转，其特点是，所述翻转轴线大致定位在辐射器在收藏时所保持抵靠的南或北表面的平面中，并且设置成辐射器能从收藏位置，翻转过等于或接近180°的一角度，到达其在一主天线后方、从主体朝向东和西延伸的一位置。
实际上，辐射器的倾斜角度在140°至180°的范围内，但有利的是，辐射器或各辐射器大致在收藏时载带它的表面的平面中延伸，换言之，它在展开时垂直于Y向。
一般来说，各南和北表面将载带至少一个或多个、通常为两个辐射器。
如果辐射器的翻转轴线平行于Z向，辐射器的允许其被收藏的最大长度(辐射器由一个折叠在另一个上的两个部分组成的情况除外)限于人造卫星沿X向的宽度(东-西向)之内，人造卫星的该宽度通常小于其沿Z向的长度。通过将翻转轴线定向在与Z向大致成45°的方位上，辐射器就可能具有几乎等于人造卫星沿Z向的长度的一展长，只要辐射器的展开不在太阳能电池板的某些定位中即可。
在阅读了下面对本发明以非限制性例子给出的具体实施例的描述之后，上述以及其它的特征将变得根据清楚。
附图简述
本文的描述将参照附图，在诸附图中：
-图1(已在上文提及)示出一代表性人造卫星的功能设计方案；
-图2和3与图1类似，为示出根据本发明的一可能的辐射器结构的立体图；
-图4示出根据本发明的一个具有不同的辐射器结构的人造卫星的南或北表面的平面图；
-图5是一南-北向的视图，示出了在倾斜翻转轴线情况下展开的辐射器的定位；以及
-图6是根据图5的一辐射器布置的局部立体图。
具体实施方式
人造卫星的功能结构如图2所示，其中，与图1中的那些部件相应的部件具有相同的标号，该人造卫星除了传统设计的固定辐射表面24之外，还设有四个辐射器25。这四个辐射器中的两个设计成绕Z向轴线30、从一收藏位置向一展开位置对称地倾斜，在所述收藏位置，它们平靠在北表面上；在所述展开位置，它们位于北表面假想的延伸部分内，并位于主天线反射器14的后方，从而不会干扰到这些天线的波瓣。因而，这些辐射器的宽度W限于天线反射器14后方的自由空间的宽度之内。它们的长度L限于主体沿X向的宽度之内。展开机构可以是传统的设计方案，例如，可由一个或多个弹簧构成，当闭锁掣子被释放时(例如通过响应地面指令的烟火装置)这些弹簧使辐射器进入由终点止动装置所确定的展开位置。
第二对辐射器25构造成在它们展开时可进入基本在南表面的延伸部分中的一位置。
可见，展开的辐射器不会干扰到主天线的波瓣。即使已展开辐射器，它们也不会被放置在设计为在人造卫星已经处于其规定轨道时进行工作的喷嘴16或推力产生器16的羽状烟柱中。最后，如图4所示，即使在立体角可能稍稍超过2π球面度的情况，它们也不会伸入全方向天线26的波瓣Φ中。
为了使辐射器能不凸出到人造卫星主体之外地收藏(沿着虚线所示的位置)，它们的长度必须不超过主体10沿X向的宽度。通过大致沿着角X、Z或-X、Z(取用合适的一个)的角平分线对齐翻转轴线30，可以放宽这样的限制。在这种情况下，长度L仅受到主体沿Z向的长度的限制。另一方面，各辐射器的宽度受到所存在的支承太阳能电池板的轴线的限制。应予进一步指出的是，通讯卫星的主体通常分成一个设置在远离地球处的服务模块或“母线(bus)”42和一个设置在地球一侧的一有效载荷模块44。利用了合适尺寸的铰接支承脚，根据图5和6的装置就可在处于转移轨道的时段中消除服务模块的所有可能的障碍物。
Claims (5)
1.一种空间飞行器，它具有一主体、至少一个相对主体成一给定定向的主通讯天线、至少一个具有与主天线的视野相对的一视野的全方向天线、以及至少一个可通过绕连至飞行器主体的一轴线(30)展开的辐射器(25)，所述辐射器可在它保持靠在主体上的收藏位置和展开位置之间翻转，其特征在于，所述翻转轴线(30)大致定位在平行于全方向天线(26)视野轴线的定向、且平行于装载主天线的表面的主体表面之一的平面内，所述翻转轴线(30)构造成使辐射器能从其平靠在装载太阳能电池板的表面上的收藏位置，翻转过接近180°的一角度，到达其基本位于在收藏时保持它的那个表面的平面中、且位于主天线后方的一位置。
2.如权利要求1所述的空间飞行器，其特征在于，包括一人造卫星，它具有至少一个安装在主体的东或西表面上的主通讯天线、至少一个安装在远离地球的表面上的全方向天线、以及至少一个可通过绕连至人造卫星主体的一轴线(30)展开的辐射器，所述辐射器可在它保持靠在主体的南或北表面上的收藏位置和展开位置之间翻转，其特征在于，所述翻转轴线(30)大致定位在辐射器在收藏时所保持抵靠的南或北表面的平面中，并且设置成辐射器能从收藏位置，翻转过等于或接近180°的一角度，到达其在一主天线后方、从主体朝向东和西延伸的一位置。
3.如权利要求1或2所述的空间飞行器，其特征在于，辐射器(25)的倾斜角度在140°至180°的范围内。
4.如权利要求2所述的空间飞行器，其特征在于，各南和北表面载带至少一个或通常为两个辐射器(25)。
5.如权利要求2或4所述的空间飞行器，其特征在于，翻转轴线(30)定向在与地球方向大致成45°的方位上，辐射器的展长几乎等于人造卫星沿地球方向的长度。
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| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070620 Termination date: 20191218 |