CN113998146B - 一种可变形雷达隐身卫星构型 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变形雷达隐身卫星构型，属于航空航天卫星总体设计技术领域；包括六棱锥、六棱柱、6个电机和背板；其中，六棱柱轴向竖直放置，且六棱柱为中空结构；背板水平安装在六棱柱的底部面；六棱锥安装在背板的底部；背板为正六边形板状结构，每个侧边处对应设置有1个电机，背板通过6个电机与六棱锥连接；本发明可应用于不同大小、不同有效载荷的卫星设计中，提高了卫星的生存能力和作战能力，符合未来航空航天技术的发展趋势和应用需求。
Description
技术领域
本发明属于航空航天卫星总体设计技术领域，涉及一种可变形雷达隐身卫星构型。
背景技术
随着空间对抗进程的不断推进，卫星的生存能力受到越来越严重的威胁，积极发展隐身技术已是世界航天技术先进国家的一项长期有效的根本战略措施，也是改进和提高卫星生存能力的重要手段。隐身卫星是一种重要的侦察工具和空间武器，具有在轨隐蔽、侦察以及伺机攻击敌人的能力，但由于卫星研制条件以及所处太空环境不同，卫星隐身技术的研究及应用更具挑战性。从国内外雷达隐身卫星发展情况来看，主要集中于隐身外形与隐身材料相结合的设计，但多数需要通过姿态机动达到隐身效果，降低了卫星执行任务的效率，同时也增加了成本，因此迫切需要设计一种毋需姿态机动即可实现隐身功能的卫星构型。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种可变形雷达隐身卫星构型，可应用于不同大小、不同有效载荷的卫星设计中，提高了卫星的生存能力和作战能力，符合未来航空航天技术的发展趋势和应用需求。
本发明解决技术的方案是：
一种可变形雷达隐身卫星构型，包括六棱锥、六棱柱、6个电机和背板；其中，六棱柱轴向竖直放置，且六棱柱为中空结构；背板水平安装在六棱柱的底部面；六棱锥安装在背板的底部；背板为正六边形板状结构，每个侧边处对应设置有1个电机，背板通过6个电机与六棱锥连接。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，所述六棱锥包括6个锥瓣；锥瓣为等边三角形结构；6个锥瓣的底边分别与背板的各侧边连接；6个锥瓣的顶点闭合形成六棱锥的锥顶。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，每个锥瓣的底边通过1个电机与背板的一个侧边对接；通过电机驱动对应的锥瓣旋转打开或闭合。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，所述背板的中心设置有载荷安装孔，通过载荷安装孔安装外部光学相机；当需要探测时，通过6个电机驱动6个锥瓣旋转打开，实现外部光学相机的探测；当6个电机驱动6个锥瓣旋转闭合时，处于隐身状态。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，所述锥瓣的底边边长为233.3mm；六棱锥的高位500mm；锥瓣的厚度为20mm；六棱柱的侧边边长为233.2mm，六棱柱的高度为520mm，六棱柱的厚度为20mm。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，闭合状态下，锥瓣与对应六棱柱侧壁的夹角为158°。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，所述六棱柱的外侧壁装载太阳电池板，实现对6个电机的供电。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，所述电机包括D型轴、电机主体和轴支撑架；电机主体竖直放置，轴支撑架固定安装在电机主体的顶部；D型轴从轴支撑架侧端水平伸出；D型轴、电机主体和轴支撑架组成L形结构。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，所述锥瓣的底边分别设置有过渡台、D型孔和U型槽；过渡台、D型孔和U型槽沿锥瓣的底边依次设置；其中，轴支撑架顶部嵌入U型槽中；D型轴伸入D型孔中，通过电机主体驱动，实现D型轴与D型孔配合带动锥瓣旋转闭合或打开；过渡台实现限定D型轴沿轴向发生移动。
在上述的一种可变形雷达隐身卫星构型，所述隐身卫星在X、S、L、C不同频段下，电磁波入射角范围为±68°，卫星横滚角范围为±30°，隐身卫星的RCS处于-10dBsm到-50dBsm区间内，满足隐身设计要求。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明通过锥瓣和电机的设计，使得卫星由正常运行状态到隐身状态的变换过程毋需姿态机动即可实现隐身功能；
(2)本发明通过六棱柱的设计，使得卫星具有较大的有效容积，同时该设计构型简单，降低了制造难度，节约了制造成本；
(3)本发明通过锥瓣表面加载材料的不同，使得卫星可根据不同任务，设计不同有效载荷。
附图说明
图1为本发明隐身卫星闭合状态示意图；
图2为本发明隐身卫星打开状态示意图；
图3为本发明背板结构示意图；
图4为本发明锥瓣结构示意图；
图5为本发明电机结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明提供了一种可变形雷达隐身卫星构型，可应用于不同大小、不同有效载荷的卫星设计中，提高了卫星的生存能力和作战能力，符合未来航空航天技术的发展趋势和应用需求。
可变形雷达隐身卫星构型，如图1所示，包括六棱锥100、六棱柱200、6个电机300和背板400；其中，六棱柱200轴向竖直放置，且六棱柱200为中空结构；背板400水平安装在六棱柱200的底部面；六棱锥100安装在背板400的底部；背板400为正六边形板状结构，每个侧边处对应设置有1个电机300，背板400通过6个电机300与六棱锥100连接，如图2所示。
六棱锥100包括6个锥瓣101；锥瓣101为等边三角形结构；6个锥瓣101的底边分别与背板400的各侧边连接，如图3所示。6个锥瓣101的顶点闭合形成六棱锥100的锥顶。锥瓣101的底边通过1个电机300与背板400的一个侧边对接；通过电机300驱动对应的锥瓣101旋转打开或闭合。
背板400的中心设置有载荷安装孔410，如图3所示，通过载荷安装孔410安装外部光学相机；当需要探测时，通过6个电机300驱动6个锥瓣101旋转打开，实现外部光学相机的探测；当经过某可探测区域时，锥瓣闭合，6个电机300驱动6个锥瓣101旋转闭合时，处于隐身状态。
锥瓣101的底边边长为233.3mm；六棱锥100的高位500mm；锥瓣101的厚度为20mm；六棱柱200的侧边边长为233.2mm，六棱柱200的高度为520mm，六棱柱200的厚度为20mm。闭合状态下，锥瓣101与对应六棱柱200侧壁的夹角为158°，以减小卫星包络体积，
六棱柱200的外侧壁装载太阳电池板，实现对6个电机300的供电。或者通过自身配备的蓄电池供电，其主要作用是驱动六棱锥100的锥瓣展开或闭合，以满足卫星不同的任务需求；背板400上设计有光学相机载荷安装孔410，根据不同任务，背板400上可设计不同的有效载荷。
如图5所示，电机300包括D型轴310、电机主体320和轴支撑架330；电机主体320竖直放置，轴支撑架330固定安装在电机主体320的顶部；D型轴310从轴支撑架330侧端水平伸出；D型轴310、电机主体320和轴支撑架330组成L形结构。
如图4所示，锥瓣101的底边分别设置有过渡台111、D型孔112和U型槽113；过渡台111、D型孔112和U型槽113沿锥瓣101的底边依次设置；其中，轴支撑架330顶部嵌入U型槽113中；D型轴310伸入D型孔112中，通过电机主体320驱动，实现D型轴310与D型孔112配合带动锥瓣101旋转闭合或打开；过渡台111实现限定D型轴310沿轴向发生移动。过渡台111的长度为233.2毫米，宽度为20毫米，高度为20毫米。通过控制锥瓣的展开与闭合，使得卫星可在毋需姿态机动的条件下即可实现正常运行状态与隐身状态之间的切换；电机主体320安装在六棱柱200面板内侧与背板400之间。
隐身卫星在X、S、L、C不同频段下，电磁波入射角范围为±68°，卫星横滚角范围为±30°，隐身卫星的RCS处于-10dBsm到-50dBsm区间内，满足隐身设计要求。
本发明在满足卫星有效容积的基础上，基于多棱面外形技术将整星进行合理地布局与形状设计，其构型主体由六棱锥100和六棱柱200组成，当六棱锥100的锥瓣处于闭合状态时，卫星处于隐身状态，当六棱锥100的锥瓣处于展开状态时，卫星处于正常运行状态。锥瓣在电机300的驱动作用进行展开或闭合，使得卫星在毋需姿态机动的情况下即可实现正常运行状态与隐身状态之间的切换，节约了成本，提高了卫星的生存能力和作战能力。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：包括六棱锥（100）、六棱柱（200）、6个电机（300）和背板（400）；其中，六棱柱（200）轴向竖直放置，且六棱柱（200）为中空结构；背板（400）水平安装在六棱柱（200）的底部面；六棱锥（100）安装在背板（400）的底部；背板（400）为正六边形板状结构，每个侧边处对应设置有1个电机（300），背板（400）通过6个电机（300）与六棱锥（100）连接；
所述六棱锥（100）包括6个锥瓣（101）；锥瓣（101）为等边三角形结构；6个锥瓣（101）的底边分别与背板（400）的各侧边连接；6个锥瓣（101）的顶点闭合形成六棱锥（100）的锥顶；
每个锥瓣（101）的底边通过1个电机（300）与背板（400）的一个侧边对接；通过电机（300）驱动对应的锥瓣（101）旋转打开或闭合。
2.根据权利要求1所述的一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：所述背板（400）的中心设置有载荷安装孔（410），通过载荷安装孔（410）安装外部光学相机；当需要探测时，通过6个电机（300）驱动6个锥瓣（101）旋转打开，实现外部光学相机的探测；当6个电机（300）驱动6个锥瓣（101）旋转闭合时，处于隐身状态。
3.根据权利要求2所述的一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：所述锥瓣（101）的底边边长为233.3mm；六棱锥（100）的高位500mm；锥瓣（101）的厚度为20mm；六棱柱（200）的侧边边长为233.2mm，六棱柱（200）的高度为520mm，六棱柱（200）的厚度为20mm。
4.根据权利要求3所述的一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：闭合状态下，锥瓣（101）与对应六棱柱（200）侧壁的夹角为158°。
5.根据权利要求4所述的一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：所述六棱柱（200）的外侧壁装载太阳电池板，实现对6个电机（300）的供电。
6.根据权利要求5所述的一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：所述电机（300）包括D型轴（310）、电机主体（320）和轴支撑架（330）；电机主体（320）竖直放置，轴支撑架（330）固定安装在电机主体（320）的顶部；D型轴（310）从轴支撑架（330）侧端水平伸出；D型轴（310）、电机主体（320）和轴支撑架（330）组成L形结构。
7.根据权利要求6所述的一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：所述锥瓣（101）的底边分别设置有过渡台（111）、D型孔（112）和U型槽（113）；过渡台（111）、D型孔（112）和U型槽（113）沿锥瓣（101）的底边依次设置；其中，轴支撑架（330）顶部嵌入U型槽（113）中；D型轴（310）伸入D型孔（112）中，通过电机主体（320）驱动，实现D型轴（310）与D型孔（112）配合带动锥瓣（101）旋转闭合或打开；过渡台（111）实现限定D型轴（310）沿轴向发生移动。
8.根据权利要求7所述的一种可变形雷达隐身卫星构型，其特征在于：所述隐身卫星在X、S、L、C不同频段下，电磁波入射角范围为±68°，卫星横滚角范围为±30°，隐身卫星的RCS处于-10dBsm到-50dBsm区间内，满足隐身设计要求。
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