JPH02162199A - イオンエンジン - Google Patents
イオンエンジンInfo
- Publication number
- JPH02162199A JPH02162199A JP63316022A JP31602288A JPH02162199A JP H02162199 A JPH02162199 A JP H02162199A JP 63316022 A JP63316022 A JP 63316022A JP 31602288 A JP31602288 A JP 31602288A JP H02162199 A JPH02162199 A JP H02162199A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thrust axis
- satellite
- attitude
- axis
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はイオンエンジンに関し、特に、人工衛星等の軌
道制御用として用いられるイオンエンジンに関する、 〔従来の技術〕 一最に、人工衛星等の軌道ｉ制御用として、イオンエン
ジンが用いられることは良く知られている。この場合、
イオンエンジンの推力軸の設定は、前記人工衛星の重心
位置が推力軸上にあるように設定することが必要条件で
あり、この推力軸の設定は２前記人工衛星等の軌道制御
精度を左右する要因の一つとして、人工衛星等の地上に
おける、インテグレーション時における重要課題の一つ
となっている。また、人工衛星の軌道上における運用時
においても１人工衛星のりコンフィグレーションに起因
する人工衛星等の重心位置移動により、推力軸方向と重
心位置との間に推力軸偏移が生じ、前記人工′ｆｒＩ星
等の軌道制御精度を左右する要因として１重要課題とな
っている。
道制御用として用いられるイオンエンジンに関する、 〔従来の技術〕 一最に、人工衛星等の軌道ｉ制御用として、イオンエン
ジンが用いられることは良く知られている。この場合、
イオンエンジンの推力軸の設定は、前記人工衛星の重心
位置が推力軸上にあるように設定することが必要条件で
あり、この推力軸の設定は２前記人工衛星等の軌道制御
精度を左右する要因の一つとして、人工衛星等の地上に
おける、インテグレーション時における重要課題の一つ
となっている。また、人工衛星の軌道上における運用時
においても１人工衛星のりコンフィグレーションに起因
する人工衛星等の重心位置移動により、推力軸方向と重
心位置との間に推力軸偏移が生じ、前記人工′ｆｒＩ星
等の軌道制御精度を左右する要因として１重要課題とな
っている。
しかしながら、従来のイオンエンジンにおいては、軌道
上の人工′ｄｒＸ星における前記推力軸１員移に対処す
る修正機構が設けられていないのが一般である。
上の人工′ｄｒＸ星における前記推力軸１員移に対処す
る修正機構が設けられていないのが一般である。
上述した従来のイオンエンジンにおいては、地上におけ
るインテグレーション時または軌道上運用時において生
起する前記推力軸偏移に対応して、これらの推力軸偏移
を補正制御し、人工衛星等の軌道制御精度を所要レベル
に保持するための機構が設けられていない。このために
、地上における人工衛星等のインテグレーション時のア
ライメントおよび重心位置等の計測、Ａ整等における誤
差に起因する推力軸の偏移、ならびに軌道上における人
工衛星等のりコンフィグレーションに起因するＷ１特性
変動による重心の推力軸からの偏移等が必然的に発生す
る。
るインテグレーション時または軌道上運用時において生
起する前記推力軸偏移に対応して、これらの推力軸偏移
を補正制御し、人工衛星等の軌道制御精度を所要レベル
に保持するための機構が設けられていない。このために
、地上における人工衛星等のインテグレーション時のア
ライメントおよび重心位置等の計測、Ａ整等における誤
差に起因する推力軸の偏移、ならびに軌道上における人
工衛星等のりコンフィグレーションに起因するＷ１特性
変動による重心の推力軸からの偏移等が必然的に発生す
る。
上述のように、イオンエンジンの推力軸に重心位置から
の偏移が生じると、例えば、人工衛星の軌道運用におけ
る軌道制御時において、イオンエンジンの噴射により入
玉衛星に大きな運動量を付与する場合に、前記噴射によ
り人工衛星に対する姿勢外乱トルクが発生し、この姿勢
外乱トルクのために人工衛星に多才の外乱角運動量が蓄
積される結果となる。この結果、人工衛星の姿勢制御性
能は著しく劣［ヒされる恐れがあり、ひいては軌道制御
精度を所要レベルに保持することができなくなるという
欠点がある。
の偏移が生じると、例えば、人工衛星の軌道運用におけ
る軌道制御時において、イオンエンジンの噴射により入
玉衛星に大きな運動量を付与する場合に、前記噴射によ
り人工衛星に対する姿勢外乱トルクが発生し、この姿勢
外乱トルクのために人工衛星に多才の外乱角運動量が蓄
積される結果となる。この結果、人工衛星の姿勢制御性
能は著しく劣［ヒされる恐れがあり、ひいては軌道制御
精度を所要レベルに保持することができなくなるという
欠点がある。
本発明のイオンエンジンは、人工衛星等に搭載され、軌
道制御用として用いられるイオンエンジンにおいて、前
記イオンエンジンの噴射前後における前記人工衛星等の
姿勢変動角を検出する手段と、前記姿勢変動角から、イ
オンエンジン推力軸の人工衛星等の重心位置からの偏移
量ずなわち推力軸修正角を推定して出力する手段と、前
記推力軸偏移量に基づき、前記イオンエンジンの噴射方
向を適正の向きに修正制御するシンバル駆動機構と、を
備ｌて構成される。
道制御用として用いられるイオンエンジンにおいて、前
記イオンエンジンの噴射前後における前記人工衛星等の
姿勢変動角を検出する手段と、前記姿勢変動角から、イ
オンエンジン推力軸の人工衛星等の重心位置からの偏移
量ずなわち推力軸修正角を推定して出力する手段と、前
記推力軸偏移量に基づき、前記イオンエンジンの噴射方
向を適正の向きに修正制御するシンバル駆動機構と、を
備ｌて構成される。
次に、本発明について図面を診照して説明する。第１図
は、本発明をゼロモーメンタム方式の：軸制ｍ衛星に適
用した場合の一実施例と、前記三軸制御衛星に含まれ本
実施例に関連する部分構成要素とを示す概念ブロック図
である。第１図に示されるように１本実施例は、前記三
軸制御衛星に姿勢制御用として設けられている３明のリ
アクションホイールの内の２個のリアクションホイール
１および２に対応して、リアクションホイール回転数検
出器３および４と、推力軸偏移量推定部５と、噴射方向
制御量演算部６と、２軸ジンバル駆動部７と、２軸ジン
バル８と、エンジン本体９とを備えて構成されている。
は、本発明をゼロモーメンタム方式の：軸制ｍ衛星に適
用した場合の一実施例と、前記三軸制御衛星に含まれ本
実施例に関連する部分構成要素とを示す概念ブロック図
である。第１図に示されるように１本実施例は、前記三
軸制御衛星に姿勢制御用として設けられている３明のリ
アクションホイールの内の２個のリアクションホイール
１および２に対応して、リアクションホイール回転数検
出器３および４と、推力軸偏移量推定部５と、噴射方向
制御量演算部６と、２軸ジンバル駆動部７と、２軸ジン
バル８と、エンジン本体９とを備えて構成されている。
。
一般に、ゼロモーメンタム方式の三輪制御衛星の場合に
は、姿勢変動の検出センサーとして、相互に直交する３
Ｍのリアクションホイールが設けられている。第１図に
おいては、前記３個のりアクシコンホイールの内の、イ
オンエンジンの推力軸に直交する２軸回りのりアクシコ
ンホイール１および２の回転数が、それぞれ対応するリ
アクションホイール回転数検出器３および４により検出
され、推力軸偏移量推定部５に人力されるように構成さ
れている。
は、姿勢変動の検出センサーとして、相互に直交する３
Ｍのリアクションホイールが設けられている。第１図に
おいては、前記３個のりアクシコンホイールの内の、イ
オンエンジンの推力軸に直交する２軸回りのりアクシコ
ンホイール１および２の回転数が、それぞれ対応するリ
アクションホイール回転数検出器３および４により検出
され、推力軸偏移量推定部５に人力されるように構成さ
れている。
これらのリアクンコンホイールの回転角速度における変
化は、それぞれ各リアクションホイールの回転軸に対応
する姿勢変動角に対応しており、イオンエンジン噴射の
前後における前記姿勢変動角の人力に対応して、推力軸
偏移量推定部５および噴射方向制御量演算部６を介して
所定の推力軸修正角が得られる。この推力軸修正角の人
力に対応して、２軸ジンバル駆動部７および２釉ジンバ
ル８を含む駆動機構により、イオンエンジンのエンジン
本体９に固定されている推力軸の向きが修正制御される
。エンジン本体９は、前記推力軸が２軸ジンバル８の相
互に直交する回転軸に直交するように収付けられており
、２軸ジンバル８の動きにより、−Ｆ記の推力軸修正が
行なわれる。
化は、それぞれ各リアクションホイールの回転軸に対応
する姿勢変動角に対応しており、イオンエンジン噴射の
前後における前記姿勢変動角の人力に対応して、推力軸
偏移量推定部５および噴射方向制御量演算部６を介して
所定の推力軸修正角が得られる。この推力軸修正角の人
力に対応して、２軸ジンバル駆動部７および２釉ジンバ
ル８を含む駆動機構により、イオンエンジンのエンジン
本体９に固定されている推力軸の向きが修正制御される
。エンジン本体９は、前記推力軸が２軸ジンバル８の相
互に直交する回転軸に直交するように収付けられており
、２軸ジンバル８の動きにより、−Ｆ記の推力軸修正が
行なわれる。
以ｒ、推力軸偏移量推定部５以降の各部の動作を、第１
図および第２図を参照して説明する。
図および第２図を参照して説明する。
第２図に示されるのは、本発明によるイオンエンジン推
力軸修正機能の動作説明図である。第２図において、１
０１は人工衛星の重心位置、１０２はイオンエンジンの
推力軸、１０３および１０４はそれぞれ２軸ジンバル８
の相互に直交する回転軸である。
力軸修正機能の動作説明図である。第２図において、１
０１は人工衛星の重心位置、１０２はイオンエンジンの
推力軸、１０３および１０４はそれぞれ２軸ジンバル８
の相互に直交する回転軸である。
今、イオンエンジン推力軸１０３の人工衛星の重心位置
１０１に対する推力軸偏移量がＥ （ｅｔ、ｅ２）であ
る場合を考える。イオンエンジンの推力レベルをＦとし
て、／ｉＬ時間噴射した時のリアクションホイール１お
よび２における蓄積角運動量Δｈは、ベクトル表示によ
り、次式にて与えられる。
１０１に対する推力軸偏移量がＥ （ｅｔ、ｅ２）であ
る場合を考える。イオンエンジンの推力レベルをＦとし
て、／ｉＬ時間噴射した時のリアクションホイール１お
よび２における蓄積角運動量Δｈは、ベクトル表示によ
り、次式にて与えられる。
Ａ ｈ ＝＜Ｆ−、ａ Ｌ−ｅ２、− Ｆ−ａ ｔ、・
ｅｔ） （１）従って、リアクションホイール１お
よび２の慣性能率を共に１．とじ、イオンエンジンの噴
射前後におけるリアクションホイール１および２の回転
数の計測値の差すなわち回転数変動量を、それぞｔｌ’
ｊＪおよびＡ■２とすると、前記推力軸偏移量Ｅは、ベ
クトル表示により下記のようにして求められる。
ｅｔ） （１）従って、リアクションホイール１お
よび２の慣性能率を共に１．とじ、イオンエンジンの噴
射前後におけるリアクションホイール１および２の回転
数の計測値の差すなわち回転数変動量を、それぞｔｌ’
ｊＪおよびＡ■２とすると、前記推力軸偏移量Ｅは、ベ
クトル表示により下記のようにして求められる。
上述の第１図の説明において、リアクシボンホイール回
転数検出器３および４により検出され、推力軸偏移量推
定部５に入力された前記リアクションホイール１および
２の回転数計測値に対応して、推力軸偏移量推定部５に
おいては、イオンエンジンの噴射前後の前記回転数計測
値の差Δｌｖｌお向制御量演算部６に出力される。
転数検出器３および４により検出され、推力軸偏移量推
定部５に入力された前記リアクションホイール１および
２の回転数計測値に対応して、推力軸偏移量推定部５に
おいては、イオンエンジンの噴射前後の前記回転数計測
値の差Δｌｖｌお向制御量演算部６に出力される。
噴射方向制Ｗ量演算部６においては、前記推力軸偏移量
指定値を用い、下記のベクトル表示による（３）式によ
り、２軸ジンバル駆動部７に対する推力軸の修正角指定
値／θが計算されて出力される。
指定値を用い、下記のベクトル表示による（３）式によ
り、２軸ジンバル駆動部７に対する推力軸の修正角指定
値／θが計算されて出力される。
Δθ−（ｅ２／Ｌ、 ｅｔ／Ｌ）
（３）（Ｎ−Ｌ、（３）式において、Ｌはイオンエン
ジン着力点と人工衛星の重心位置との間の距離である。
（３）（Ｎ−Ｌ、（３）式において、Ｌはイオンエン
ジン着力点と人工衛星の重心位置との間の距離である。
２軸ジンバル駆動部７においては、前記修正角指定値Δ
θの人力に対応して、第２図における２軸ジンバル８の
回転軸１０３および１０４に対する修正指示角がそれぞ
れに分離出力され、この分離出力により、２軸ジンバル
８が駆動されてエンジン本体９に固定されている推力軸
の角度修正が行なわれる。この角度修正により、イオン
エンジンの噴射方向は人工衛星の重心位置に対して適正
な向きに修正され、姿勢制御機能は正常に保持されるこ
ととなる。なお、この推力軸の角度修正は、イオンエン
ジンの噴射ごとに行なわれる。
θの人力に対応して、第２図における２軸ジンバル８の
回転軸１０３および１０４に対する修正指示角がそれぞ
れに分離出力され、この分離出力により、２軸ジンバル
８が駆動されてエンジン本体９に固定されている推力軸
の角度修正が行なわれる。この角度修正により、イオン
エンジンの噴射方向は人工衛星の重心位置に対して適正
な向きに修正され、姿勢制御機能は正常に保持されるこ
ととなる。なお、この推力軸の角度修正は、イオンエン
ジンの噴射ごとに行なわれる。
なお、上記の実施例の説明においては、三輪制御衛星に
対する適用例に対応して、エンジン噴射面後の姿勢変動
角の検出手段として、リアクションホイールを用いる場
合についての説明を行なったが、本発明は、前記三軸制
御衛星以外の他の人工衛星等に適用しても、所定の姿勢
ｌｌ１ｗセンサを介して得られる前記姿勢変動角を用い
て、エンジン噴射方向を適正に修正制御することが可能
であり、常時姿勢制御機能を正常に保持させ得ることは
言うまでもない。
対する適用例に対応して、エンジン噴射面後の姿勢変動
角の検出手段として、リアクションホイールを用いる場
合についての説明を行なったが、本発明は、前記三軸制
御衛星以外の他の人工衛星等に適用しても、所定の姿勢
ｌｌ１ｗセンサを介して得られる前記姿勢変動角を用い
て、エンジン噴射方向を適正に修正制御することが可能
であり、常時姿勢制御機能を正常に保持させ得ることは
言うまでもない。
以−ト、詳細に説明したように、本発明は、人工衛星等
の地１におけるインテグレーション時または軌道上運用
時において生起する推力軸の重心位置からの偏移に対応
して、これらの推力軸の重心位置からの肩移を軌道上運
用時において適時補正制御することにより、人工衛星等
の姿勢制御性能の劣化を排除し、常時軌道制御精度を所
要レベルに保持する二とかできるという効果がある。
の地１におけるインテグレーション時または軌道上運用
時において生起する推力軸の重心位置からの偏移に対応
して、これらの推力軸の重心位置からの肩移を軌道上運
用時において適時補正制御することにより、人工衛星等
の姿勢制御性能の劣化を排除し、常時軌道制御精度を所
要レベルに保持する二とかできるという効果がある。
第１ｉ２１は、本発明の一実施例と、本実施例に関連す
る入玉衛星の部分構成要素とを示す概念ブロック図、第
２図は、本発明によるイオンエンジン推力軸修正機能の
動作説明図である。 図において、１，２・・・・・−リアクションホイール
、３．４・−・・・・リアクシボンホイール回転数検出
器、５・・・・・−推力軸偏移量推定部、６・・・・・
・噴射方向制陣量演算部７７・・・・・・２軸ジンバル
駆動部、８・・・・・・２軸ジンバル、９・・・・・・
エンジン本体。 代理人 弁理士 内 原 晋
る入玉衛星の部分構成要素とを示す概念ブロック図、第
２図は、本発明によるイオンエンジン推力軸修正機能の
動作説明図である。 図において、１，２・・・・・−リアクションホイール
、３．４・−・・・・リアクシボンホイール回転数検出
器、５・・・・・−推力軸偏移量推定部、６・・・・・
・噴射方向制陣量演算部７７・・・・・・２軸ジンバル
駆動部、８・・・・・・２軸ジンバル、９・・・・・・
エンジン本体。 代理人 弁理士 内 原 晋
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 人工衛星等に搭載され、軌道制御用として用いられるイ
オンエンジンにおいて、 前記イオンエンジンの噴射前後における前記人工衛星等
の姿勢変動角を検出する手段と、前記姿勢変動角から、
イオンエンジン推力軸の人工衛星等の重心位置からの偏
移量すなわち推力軸偏移量を推定して出力する手段と、 前記推力軸偏移量に基づき、前記イオンエンジンの推力
噴射方向を適正の向きに修正制御するジンバル駆動機構
と、 を備えること特徴とするイオンエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316022A JPH02162199A (ja) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | イオンエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316022A JPH02162199A (ja) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | イオンエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02162199A true JPH02162199A (ja) | 1990-06-21 |
Family
ID=18072379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63316022A Pending JPH02162199A (ja) | 1988-12-13 | 1988-12-13 | イオンエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02162199A (ja) |
-
1988
- 1988-12-13 JP JP63316022A patent/JPH02162199A/ja active Pending
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