CN110963078A - 一种适用于单板总装的框架式卫星结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于单板总装的框架式卫星结构，包括结构板和框架组件，结构板包括+Z板、‑Z板、+Y板、‑Y板、+X板、‑X板、上隔板和下隔板，以框架组件分离接头的四个点组成的型心为坐标原点，坐标原点指向+Z板方向为+Z向，以飞行方向为+X向，根据右手定则确定Y的方向；+Z板外表面上设置通信及测控天线，内表面上设置载荷设备；‑Z板穿舱设置敏感器及测控天线；+Y板和‑Y板内表面上放置平台设备及载荷设备，外表面上固连太阳翼；+X板内表面上放置卫星蓄电池，‑X板外表面放置推力器。本发明通过改变卫星结构形式，改变了卫星的装配流程，从而提高了多星并行装配的效率，该构型满足所有其他的卫星结构设计的各项要求。

Description

一种适用于单板总装的框架式卫星结构

技术领域

本发明涉及一种适用于单板总装的框架式卫星结构，属于航天总体领域。

背景技术

商业航天发展迅猛，国外知名企业，如铱星公司、OneWeb公司、SpaceX公司等，相继推出低轨通信星座项目，计划在数年内完成几十颗甚至是数千颗卫星的研制生产，并在短时间内(2-5年)完成星座组网。

低轨星座的组建将会带来两方面的挑战：一是如何在短时间内制造大量卫星并保证其状态的一致性，二是如何充分利用运载条件，以最低成本最高效率完成数量级上增长的卫星的发射。

现有一吨量级及以上卫星多为一箭一星发射，少数一箭双星发射卫星需要运载制作专用的整流罩，或在两颗卫星之间制作专门的转接机构使卫星在发射过程中上下串联为一体。以百颗星的量级计算，就至少需要50次成功发射才能送星入轨。因此，以传统方式发射卫星是不可行的。

另一方面，现有通信卫星研制通常根据用户的不同需求进行设计、制造、装配与测试，其中制造、装配与测试周期长达十几至几十个月。这是由卫星的总体研制方案和卫星平台的构型设计共同决定的，因为中大型卫星载荷通常需要一个稳定的、高精度的构架作为支撑。这种构架通常是卫星完整的主承力结构，而非部分或单一的卫星结构板。

在此基础上，卫星仪器设备的总装与各级测试才能按从内到外、从模块到整星的顺序依次穿插进行，历时较长。如果希望打破这种顺序的流程，各个结构板就需要具备单独总装的刚度、强度与稳定性，若这个稳定的力学环境不能通过卫星自身获得，就要有强大的并且成体系的地面支持设备配合，来达到同样的目的。对于通信卫星的单星或几颗星的产量而言，这种地面替代设备研制耗时长且昂贵，而对于数百颗甚至数千颗星的低轨星座卫星而言，则是一种很好的替代方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为克服现有技术的不足，提出一种适用于单板总装的框架式卫星结构，涉及适用于一箭多星发射及单板总装的框架式新型卫星构型，结构简单、装配开敞性好、布局空间利用率高，适用于1000kg、一箭多星并联发射。

本发明解决技术的方案是：

一种适用于单板总装的框架式卫星结构，包括结构板和框架组件，结构板包括+Z板、-Z板、+Y板、-Y板、+X板、-X板、上隔板和下隔板，

以框架组件分离接头的四个点组成的型心为坐标原点，坐标原点指向+Z板方向为+Z向，以飞行方向为+X向，根据右手定则确定Y的方向；

+Z板外表面上设置通信及测控天线，内表面上设置载荷设备；-Z板穿舱设置敏感器及测控天线；+Y板和-Y板内表面上放置平台设备及载荷设备，外表面上固连太阳翼；+X板内表面上放置卫星蓄电池，-X板外表面放置推力器；

+Z板、-Z板、+Y板、-Y板、+X板、-X板组成封闭梯形箱体；

上隔板、下隔板与+X板平行，分布在封闭梯形箱体内，用于安装推进管路及控制设备；

+Z板、-Z板、+Y板、-Y板、+X板、-X板、上隔板、下隔板分别通过框架上的接口与框架组件连接。

进一步的，框架式卫星结构为横截面为梯形的直角六面体结构。

进一步的，框架组件包括杆系、卡扣、分离接头、吊点接头、+Z板接头和复接头，其中分离接头、吊点接头、+Z板接头和复接头通过杆系连接形成框架组件，并通过杆系上预制的卡扣与结构板相连。

进一步的，结构板为上下铝面板+铝蜂窝芯子夹层板，在铝蜂窝芯子中预埋热管。

进一步的，铝蜂窝芯子厚度为20mm～30mm。

进一步的，上下铝面板厚度0.3mm～0.5mm。

进一步的，结构板总厚合计20.6mm～31mm。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)传统卫星安装好结构后，依次在各个结构板上安装设备，此时每颗星上最多有2-3台小设备可以共同装配，在遇到装配管路、电缆、大型设备、对卫星装配姿态有要求的设备时，所有其他设备安装都需要暂停，效率较低；框架结构允许所有单板先各自完成设备安装后，再一同装星；

(2)本发明通过改变卫星结构形式，改变了卫星的装配流程，从而提高了多星并行装配的效率。同时，该构型满足所有其他的卫星结构设计的各项要求。

附图说明

图1是本发明卫星结构示意图；

图2是本发明框架示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

一种适用于单板总装的框架式卫星结构，如图1所示，包括结构板和框架组件9，结构板包括+Z板1、-Z板2、+Y板3、-Y板4、+X板5、-X板6、上隔板7和下隔板8，

以框架组件9分离接头93的四个点组成的型心为坐标原点，坐标原点指向+Z板1方向为+Z向，以飞行方向为+X向，根据右手定则确定Y的方向；

+Z板1外表面上设置通信及测控天线，内表面上设置载荷设备；-Z板2穿舱设置敏感器及测控天线；+Y板3和-Y板4内表面上放置平台设备及载荷设备，外表面上固连太阳翼；+X板5内表面上放置卫星蓄电池，-X板6外表面放置推力器；

+Z板1、-Z板2、+Y板3、-Y板4、+X板5、-X板6组成封闭梯形箱体；

上隔板7、下隔板8与+X板平行5，分布在封闭梯形箱体内，用于安装推进管路及控制设备；

+Z板1、-Z板2、+Y板3、-Y板4、+X板5、-X板6、上隔板7、下隔板8分别通过框架上的接口与框架组件9连接。

框架式卫星结构为横截面为梯形的直角六面体结构。

如图2所示，框架组件9包括杆系91、卡扣92、分离接头93、吊点接头94、+Z板接头95和复接头96，其中分离接头93、吊点接头94、+Z板接头95和复接头96通过杆系91连接形成框架组件9，并通过杆系91上预制的卡扣92与结构板相连。

结构板为上下铝面板+铝蜂窝芯子夹层板，在铝蜂窝芯子中预埋热管，铝蜂窝芯子厚度为20mm～30mm，上下铝面板厚度0.3mm～0.5mm，结构板总厚合计20.6mm～31mm。

上述结构装配流程为：

(1)构建框架组件：将分离接头93、吊点接头94、+Z板接头95和复接头96通过杆系91连接形成框架组件9，并通过杆系91上预制的卡扣92与结构板相连；

(2)在相应结构板上安装仪器设备：+Z板1外表面上设置通信及测控天线，内表面上设置载荷设备；-Z板2穿舱设置敏感器及测控天线；+Y板3和-Y板4内表面上放置平台设备及载荷设备，外表面上固连太阳翼；+X板5内表面上放置卫星蓄电池，-X板6外表面放置推力器；

(3)将结构板安装于框架组件上：依次安装-Z板、+Y板、-Y板、+X板、-X板、+Z板。

一箭多星发射情况下，要保证卫星在各种工况外热流条件下，具有1)足够太阳翼基板直射面积；2)足够散热面；3)足够天线安装空间，只能选择目前的体形截面构型；

选择框架结构是为了应对多星同时总装时的装配效率。传统卫星安装好结构后，依次在各个结构板上安装设备，此时每颗星上最多有2-3台小设备可以共同装配，在遇到装配管路、电缆、大型设备、对卫星装配姿态有要求的设备时，所有其他设备安装都需要暂停，效率较低；框架结构允许所有单板先各自完成设备安装后，再一同装星。

为了减轻上天结构重量，卫星采用的是中心是铝蜂窝的复合材料板，与常见实心板相比，结构刚度低，安装完设备后，结构会发生变形，当一个结构板超过3米长的时候，安装完设备的两块板很难再完成正常装配，而对于这种复合材料板，结构连接孔是以预置埋件形式将螺纹孔预先埋在板芯内的，所以即使无法装配也没有办法通过校正或修错等手段补救。

本发明通过改变卫星结构形式，改变了卫星的装配流程，从而提高了多星并行装配的效率。同时，该构型满足所有其他的卫星结构设计的各项要求。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种适用于单板总装的框架式卫星结构，其特征在于，包括结构板和框架组件(9)，结构板包括+Z板(1)、-Z板(2)、+Y板(3)、-Y板(4)、+X板(5)、-X板(6)、上隔板(7)和下隔板(8)，

以框架组件(9)分离接头(93)的四个点组成的型心为坐标原点，坐标原点指向+Z板(1)方向为+Z向，以飞行方向为+X向，根据右手定则确定Y的方向；

+Z板(1)外表面上设置通信及测控天线，内表面上设置载荷设备；-Z板(2)穿舱设置敏感器及测控天线；+Y板(3)和-Y板(4)内表面上放置平台设备及载荷设备，外表面上固连太阳翼；+X板(5)内表面上放置卫星蓄电池，-X板(6)外表面放置推力器；

+Z板(1)、-Z板(2)、+Y板(3)、-Y板(4)、+X板(5)、-X板(6)组成封闭梯形箱体；

上隔板(7)、下隔板(8)与+X板平行(5)，分布在封闭梯形箱体内，用于安装推进管路及控制设备；

+Z板(1)、-Z板(2)、+Y板(3)、-Y板(4)、+X板(5)、-X板(6)、上隔板(7)、下隔板8分别通过框架上的接口与框架组件(9)连接。

2.如权利要求1所述的一种适用于单板总装的框架式卫星结构，其特征在于，框架式卫星结构为横截面为梯形的直角六面体结构。

3.如权利要求1所述的一种适用于单板总装的框架式卫星结构，其特征在于，框架组件(9)包括杆系(91)、卡扣(92)、分离接头(93)、吊点接头(94)、+Z板接头(95)和复接头(96)，其中分离接头(93)、吊点接头(94)、+Z板接头(95)和复接头(96)通过杆系(91)连接形成框架组件(9)，并通过杆系(91)上预制的卡扣(92)与结构板相连。

4.如权利要求1所述的一种适用于单板总装的框架式卫星结构，其特征在于，结构板为上下铝面板+铝蜂窝芯子夹层板，在铝蜂窝芯子中预埋热管。

5.如权利要求4所述的一种适用于单板总装的框架式卫星结构，其特征在于，铝蜂窝芯子厚度为20mm～30mm。

6.如权利要求4所述的一种适用于单板总装的框架式卫星结构，其特征在于，上下铝面板厚度0.3mm～0.5mm。

7.如权利要求4所述的一种适用于单板总装的框架式卫星结构，其特征在于，结构板总厚合计20.6mm～31mm。

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