1.本发明涉及航天器推进技术领域，具体地，涉及一种行星着陆器推进系统钝化装置及方法。
背景技术：
2.行星着陆器飞行距离远、通讯时延大。行星着陆器通常采用双组元自燃推进剂，在着陆器安全着陆后，往往还剩余大量的推进剂，并有较高压力的增压气体。若不进行处置，行星表面的冷热环境交变将导致高压气瓶和贮箱压力随之交变，推进剂发生热胀冷缩甚至结冰或融化，还存在产品泄漏甚至发动机误点火的风险，长此以往将危及着陆器及附近产品安全，因此要求在着陆后特定时间内将推进剂和增压气体排出推进系统内部，使推进系统不再具备点火功能、更加安全，通常称之为推进系统钝化。
3.目前需进行推进系统钝化的飞行案例较少，对于推进系统钝化装置和方法公开报道较少。通常的做法是：方案a，采用推进剂及增压气体直接排空的方式进行推进系统钝化；方案b，地面工作人员根据实时贮箱压力判断是否已完成推进剂钝化，从而地面发指令结束钝化点火。
4.隔膜贮箱虽然可以隔离推进剂和增压气体，但隔膜可承受的压差是有限的，超过额定压差后，隔膜存在破裂的风险。然而，剩余较多的推进剂对航天器的安全也是不利的。因此确定结束推进剂钝化的时机非常重要。对于器地通讯时延小(不超过1.5s)的航天任务，通过地面判断并发指令结束钝化是可行的，但对于通讯时延大，或钝化时存在测控盲区的航天任务，无法通过器地交互的方式结束推进剂钝化。因此，业界需要行星着陆器推进系统钝化装置及方法，确保钝化过程安全、自主、可靠，不受通讯时延和测控盲区影响。
5.公开号为cn112166663b的专利文献公开了一种带推进剂和增压气体排放装置的空间推进系统；两路高压气瓶与推进剂贮箱通过管路连接，管路上依次设置气路电爆阀、减压阀；气路自锁阀设置在连接两路减压阀与推进剂贮箱之间的管路上；两个液路电爆阀分别跨接在两个推进剂贮箱上，起管路吹除和增压气体排放的作用；液路自锁阀接在两个贮箱的出口，其第一次工作后排放推进剂和增压气体，第二次工作关闭排放系统。该发明实现了排放过程可控制，在排放程序启动后通过关闭自锁阀中止或重启排放过程；实现了在排放过程结束后对系统的封闭。但该专利文献所述的推进剂和增压气体排放均需通过地面发指令执行，且推进剂是从推进系统管路中直接排出，不适合有污染性或腐蚀性的推进剂钝化。
6.公开号为cn103144784a的专利文献公开了一种适用于导航geo卫星的离轨方法，包括以下步骤，(1)确定离轨卫星中卫星设备的工作状态，及离轨前星上推进剂剩余情况；(2)根据所述卫星设备的工作状态及所述推进剂剩余情况，确定卫星离轨方案；(3)根据所述卫星离轨方案，对卫星离轨用推力器的性能进行标定；(4)利用所述卫星离轨用推力器实施所述卫星离轨方案，并在卫星完成离轨操作后，对离轨卫星进行钝化操作。公开号为cn109515758a的专利文献公开了一种利用残余推进剂和氦气的geo卫星离轨方法，包括(1)
地面测定轨，(2)推力标定，分情况进行推力器点火试验推力标定，或者进行合并标定，得到第一标定推力；(3)判断轨道偏心率是否满足离轨要求，进而判断推力器是否符合使用条件；(4)抬高近地点，抬高轨道，之后再次进行测定轨以及合并标定，合并标定后得到第二标定推力；(5)判断轨道半长轴是否满足离轨要求，进而判断推力器是否符合使用条件。但是上述专利文献均要求在卫星整个钝化过程中保证器地可实时通讯交互，推力器点火和关机指令由地面决策并发出。
技术实现要素：
7.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种行星着陆器推进系统钝化装置及方法。
8.根据本发明提供的一种行星着陆器推进系统钝化装置，包括气瓶、气路电爆阀、减压阀、钝化电爆阀、氧隔膜式贮箱、燃隔膜式贮箱、压力传感器及钝化发动机；
9.所述气瓶与所述钝化发动机通过管路连接，所述管路上依次设置气路电爆阀、减压阀、氧隔膜式贮箱及燃隔膜式贮箱；所述钝化发动机用于推进剂钝化时点火；
10.所述氧隔膜式贮箱和所述燃隔膜式贮箱并列布置；所述氧隔膜式贮箱和所述燃隔膜式贮箱内置有隔膜，所述隔膜用于将气体和液体推进剂分开；
11.所述钝化电爆阀设置在连接所述减压阀与所述氧隔膜式贮箱的气腔、所述燃隔膜式贮箱的气腔的管路上；
12.所述压力传感器设置在所述钝化发动机与所述氧隔膜式贮箱、所述燃隔膜式贮箱之间的管路上。
13.优选的，还包括控制器，所述控制器与所述钝化发动机相连接。
14.优选的，所述氧隔膜式贮箱包括第一氧隔膜式贮箱和第二氧隔膜式贮箱；
15.所述第一氧隔膜式贮箱和第二氧隔膜式贮箱设置在所述减压阀与所述钝化发动机之间的管路上，所述第一氧隔膜式贮箱和第二氧隔膜式贮箱并列设置。
16.优选的，所述燃隔膜式贮箱包括第一燃隔膜式贮箱和第二燃隔膜式贮箱；
17.所述第一燃隔膜式贮箱和所述第二燃隔膜式贮箱设置在所述减压阀与所述钝化发动机之间的管路上，所述第一燃隔膜式贮箱和所述第二燃隔膜式贮箱并列设置。
18.本发明还提供一种基于上述的行星着陆器推进系统钝化装置的钝化方法，包括如下步骤：
19.步骤：推进系统根据预设程序自主启动钝化，同时打开两台钝化发动机来进行推进剂钝化；
20.步骤：推进剂钝化结束后再启动钝化电爆阀，钝化电爆阀对高压气瓶、氧隔膜式贮箱、燃隔膜式贮箱气腔内的增压气体进行排空。
21.优选的，所述步骤中，所述推进剂钝化是采用氧、燃推进剂在推力大小相同、推力线同轴但喷气方向相反的钝化发动机内燃烧来消耗掉推进剂。
22.优选的，所述步骤中，所述推进剂钝化时，通过“贮箱出口压力判断”和“钝化时长判断”的双重策略结束钝化点火，任意一个条件满足时，控制器立即发指令结束钝化点火。
23.优选的，所述推进剂钝化中，通过“贮箱出口压力判断”结束钝化点火时，贮箱出口压力值由压力传感器得到，当压力传感器中的任一个的压力值低于设定值后，则判定其对
应的贮箱即将排空，控制器立即发指令结束钝化点火。
24.优选的，所述推进剂钝化中，通过“钝化时长判断”结束钝化点火时，具体是判断实际钝化时长是否已达到着陆器上自主计算的钝化时长，二者相等时结束钝化点火。
25.优选的，着陆器上自主计算的钝化时长根据正常任务结束后着陆器上自主计算得到的需要钝化的推进剂量与钝化点火时推进剂流量之比得到。
26.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
27.1、本发明实现了远距离飞行时大时延测控下推进系统钝化的自主、安全、可控；
28.2、本发明实现了器上自主执行推进剂钝化，在着陆器的控制器中预设钝化过程判断逻辑，器上自主执行钝化程序，满足条件后结束推进剂钝化点火，不受时延和测控盲区限制；
29.3、本发明实现了推进剂钝化的安全性，通过采用判断贮箱出口压力和钝化点火时长的双重策略来结束钝化点火，可适应器地距离远导致的大通讯时延，确保隔膜贮箱的压差在安全范围内，相比仅判断贮箱出口压力进行推进剂钝化更加安全。
附图说明
30.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
31.图1为本发明行星着陆器推进系统钝化装置的示意图。
32.图中示出：
33.气瓶1
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第二氧隔膜式贮箱502
34.气路电爆阀2
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燃隔膜式贮箱6
35.减压阀3
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第一燃隔膜式贮箱601
36.钝化电爆阀4
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第二燃隔膜式贮箱602
37.氧隔膜式贮箱5
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压力传感器7
38.第一氧隔膜式贮箱501
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钝化发动机8
具体实施方式
39.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
40.实施例1：
41.如图1所示，本实施例提供的一种行星着陆器推进系统钝化装置，包括气瓶1、气路电爆阀2、减压阀3、钝化电爆阀4、氧隔膜式贮箱5、燃隔膜式贮箱6、压力传感器7及钝化发动机8，气瓶1与钝化发动机8通过管路连接，管路上依次设置气路电爆阀2、减压阀3、氧隔膜式贮箱5及燃隔膜式贮箱6；钝化发动机8用于推进剂钝化时点火，氧隔膜式贮箱5和燃隔膜式贮箱6并列布置；氧隔膜式贮箱5和燃隔膜式贮箱6内置有隔膜，隔膜用于将气体和液体推进剂分开，钝化电爆阀4设置在连接减压阀3与氧隔膜式贮箱5的气腔、燃隔膜式贮箱6的气腔的管路上，压力传感器7设置在钝化发动机8与氧隔膜式贮箱5、燃隔膜式贮箱6之间的管路
上。还包括控制器，控制器与钝化发动机8相连接。
42.氧隔膜式贮箱5包括第一氧隔膜式贮箱501和第二氧隔膜式贮箱502，第一氧隔膜式贮箱501和第二氧隔膜式贮箱502设置在减压阀3与钝化发动机8之间的管路上，第一氧隔膜式贮箱501和第二氧隔膜式贮箱502并列设置。燃隔膜式贮箱6包括第一燃隔膜式贮箱601和第二燃隔膜式贮箱602，第一燃隔膜式贮箱601和第二燃隔膜式贮箱602设置在减压阀3与钝化发动机8之间的管路上，第一燃隔膜式贮箱601和第二燃隔膜式贮箱602并列设置。
43.本实施例还提供一种基于上述的行星着陆器推进系统钝化装置的钝化方法，包括如下步骤：
44.步骤1：推进系统根据预设程序自主启动钝化，同时打开两台钝化发动机8来进行推进剂钝化；推进剂钝化是采用氧、燃推进剂在推力大小相同、推力线同轴但喷气方向相反的钝化发动机8内燃烧来消耗掉推进剂；推进剂钝化时，通过“贮箱出口压力判断”和“钝化时长判断”的双重策略结束钝化点火，任意一个条件满足时，控制器立即发指令结束钝化点火，推进剂钝化中，通过“贮箱出口压力判断”结束钝化点火时，贮箱出口压力值由压力传感器7得到，当压力传感器中的任一个的压力值低于设定值后，则判定其对应的贮箱即将排空，控制器立即发指令结束钝化点火，推进剂钝化中，通过“钝化时长判断”结束钝化点火时，具体是判断实际钝化时长是否已达到着陆器上自主计算的钝化时长，二者相等时结束钝化点火，着陆器上自主计算的钝化时长根据正常任务结束后着陆器上自主计算得到的需要钝化的推进剂量与钝化点火时推进剂流量之比得到。
45.步骤2：推进剂钝化结束后再启动钝化电爆阀4，钝化电爆阀4对高压气瓶1、氧隔膜式贮箱5、燃隔膜式贮箱6气腔内的增压气体进行排空。
46.实施例2：
47.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
48.如图1所示，本实施例提供的一种行星着陆器推进系统钝化装置，包括高压气瓶、气路电爆阀2、减压阀3、钝化电爆阀4、氧隔膜式贮箱5、燃隔膜式贮箱6、压力传感器7、钝化发动机8和控制器，钝化电爆阀4设置在连接减压阀3与氧隔膜式贮箱5和燃隔膜式贮箱6的气腔之间的管路上，气瓶1与钝化发动机8通过管路连接，管路上依次设置气路电爆阀2、减压阀3、氧隔膜式贮箱5、燃隔膜式贮箱6，氧隔膜式贮箱5和燃隔膜式贮箱6在推进系统上并列布置，氧隔膜式贮箱5和燃隔膜式贮箱6内置有隔膜，隔膜可以将气体和液体推进剂分开，压力传感器7安装在氧隔膜式贮箱5和燃隔膜式贮箱6下游的分支管路上。
49.本实施例还提供一种行星着陆器推进系统钝化方法，推进系统根据预设程序自主启动钝化，同时打开两台钝化发动机8来进行推进剂钝化，推进剂钝化结束后再起爆钝化电爆阀4，对高压气瓶、氧隔膜式贮箱5、燃隔膜式贮箱6气腔内的增压气体进行排空。
50.推进剂钝化是采用氧、燃推进剂在推力大小相同、推力线同轴但喷气方向相反的钝化发动机8内燃烧来消耗掉推进剂。
51.推进剂钝化时，通过“贮箱出口压力判断”和“钝化时长判断”的双重策略结束钝化点火，任意一个条件满足时，控制器立即发指令结束钝化点火。
52.推进剂钝化中，通过贮箱压力判断结束钝化点火时，贮箱压力值由压力传感器7得到，采用四取一的方式进行表决，当任一值低于设定值后，则判定其中一个贮箱即将排空，控制器立即发指令结束钝化点火。
53.推进剂钝化中，通过钝化时长判断时，具体是判断实际钝化时长是否已达到着陆器上自主计算的钝化时长，二者相等时即结束钝化点火，器上自主计算的钝化时长根据正常任务结束后器上自主计算得到的需要钝化的推进剂量与钝化点火时推进剂流量之比得到。
54.实施例3：
55.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
56.本实施例提供的一种行星着陆器推进系统钝化装置及方法，包括高压气瓶、气路电爆阀、减压阀、钝化电爆阀、氧隔膜式贮箱、燃隔膜式贮箱、压力传感器、钝化发动机和控制器。用于钝化的发动机为两台。
57.高压气瓶与发动机通过管路连接，管路上依次设置气路电爆阀、减压阀和贮箱，钝化发动机用于推进剂钝化时点火；钝化电爆阀与连接减压阀与推进剂贮箱的管路相连，起增压气体排放的作用；推进系统工作结束后，先同时打开推力大小相同、推力线同轴但喷气方向相反的两台钝化发动机通过氧、燃推进剂燃烧的形式消耗掉推进剂，通过“贮箱出口压力判断”和“钝化时长判断”的双重策略结束钝化点火，任一条件满足时，控制器立即发指令结束推进剂钝化点火，推进剂钝化结束后再起爆钝化电爆阀对增压气体进行排空。
58.隔膜式贮箱排放末期，随着推进剂排放量的增加，贮箱排放压差随之增大，因此贮箱出口压力会逐渐减小。
59.推进剂钝化中，通过贮箱压力判断结束钝化点火时，贮箱压力值采用四取一的方式，当任一值低于设定值后，则判定其中一个贮箱即将排空，立即结束钝化点火。
60.推进剂钝化中，通过钝化时长判断时，具体是判断实际钝化时长是否已达到器上自主计算的钝化时长，二者相等时即结束钝化点火。器上自主计算的钝化时长根据正常任务结束后器上自主计算得到的需要钝化的推进剂量与钝化点火时推进剂流量之比得到。需要钝化的推进剂量＝推进剂加注量-正常飞行任务执行消耗的推进剂量(计算值)-推进剂安全裕量。
61.本发明实现了远距离飞行时大时延测控下推进系统钝化的自主、安全、可控。
62.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
63.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。