專利名稱：一種新型航天器主承力結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種航天器主承力結構，特別是用于提高小衛星平臺適應能力 的一種新型小衛星主承力結構。
背景技術：
航天器的主承力結構主要用于承受作用在航天器上的靜力和動力載荷，為 所載儀器設備提供固定安裝界面并保持穩定的精度，確保整體幾何形狀。
以衛星為例，衛星主〃K力結構的主要功能是岸義受作用在衛星上的靜力和 動力載荷，為星載儀器設備提供固定安裝界面并保持穩定的精度，確保整星幾 何形狀。
衛星各分系統的儀器設備有的直接安裝在主承力構件上，大多數儀器設備 通過隔板和壁板等次要構件連接到主承力構件上。主承力構件形式的總體布局 和質量特性要適應運載火箭的力學環境。衛星結構系統的主承力構件的承力方 向要與運載火箭推力方向一致。
主承力結構是衛星的脊梁。它承受軸向、彎曲、剪切和扭轉等載荷。衛星 由于所選取的主承力構件的形式不同，其構型也會有^艮大的差別。目前主承力 結構一般可分為四種形式箱形板式、中心承力筒式、桁架式、外殼式。
箱形板式結構主承力結構主要為蜂窩夾層板組成的箱形結構。如我國的 CAST968小衛星平臺、CAST2000小衛星平臺的主承力結構就是采用的箱形 板式結構，典型的還有美國洛克希德馬丁公司的A2100衛星平臺。若選擇箱板 式主承力結構，由于有效載荷相機較為龐大，空間占據極大，無論是立式安裝
還是臥式安裝都不便于總裝操作。
中心承力筒結構此類衛星的主承力構件位于衛星本體的中心部位。如我
國的東方紅三號衛星平臺就是由中心承力筒、結構板構成主承力結構。太陽翼、
天線及儀器設備等通過連接接口、支架等連接到承力構件上，并將載荷傳遞到 主傳力路徑上。其特點是主要通過內傳力路徑傳遞載荷，星箭對接環、隔板等 板架結構也是通過內傳力路徑傳遞載荷。
對于小衛星，若要中心承力筒起主承力作用，其直徑必須與對接環尺寸相 當，這樣的話外部空間很小，提供的設備安裝空間不多，內部空間因相機的裝 拆空間需求而利用率較低，且不便才喿作。無論是側板形式還是增加平臺形式都 沒有辦法安裝設備，即使儀器設備布于外圍而使整星轉動慣量較大也不利于總 體提出的小慣量要求。而且由于推進系統的發動機需要伸出星體外部，因此要 在承力筒相應部位開孔，這樣也影響了承力筒的剛度。
街架結構其主承力構件是由桿件組成的街架。如美國休斯公司的HS702 衛星平臺。街架可以有多種形式，因此，桁架承力式衛星的構型也呈多樣化。 可以采用三角形桁架或多邊形銜架構架。桁架式主承力構件的構型不一樣，衛 星的構型也就有所不同。街架結構對材料和結構的要求^f艮高，在國內作為主承 力結構的例子較少，技術難度較大。
外殼體結構以艙體作為主7fc力構件，主要是通過外傳力^各徑傳遞載荷。 這類衛星往往由多個搶連接而成，艙與搶之間由搶體法蘭連接，最下面與運載 火箭連接的艙承受整個航天器的載荷。如我國的返回式衛星、各國的載人飛船 大多采用此種結構。但當衛星中心部位有質量較大的有效載荷時，也不便于僅 選擇外殼作為主傳力結構。
上述幾種結構都釆用單一的傳力路線，導致縱軸慣量大，同時不能滿足有 效載荷的機動性。目前，單一的主承力結構已不能適應小衛星敏捷機動的需求， 但綜合多種方式的主承力結構，在設計和結構上較難實現，未見相關文獻報道。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供縱軸慣量小、有效 載荷容易實施滾動、俯仰機動，采用內、外雙承力路徑的一種新型航天器主承 力結構。 本發明的技術解決方案是 一種新型4元天器主岸義力結構，包括推進搶結構、 星形桁架結構和電子艙主框架結構；所述推進艙結構的上部連接電子艙主框架 結構，下部作為整星精度檢測基準面和提供推進艙儀器設備的安裝面；所述星 形街架結構為一個由撐桿支撐的載荷安裝框，位于電子搶主框架結構內，用于 安裝有效載荷，其撐桿的下端固定連接在推進搶結構的上部。
所述推進艙結構為錐臺形狀，包括推進艙下端框、推進艙殼體、推進艙力口 強街條和推進艙上端框；推進搶加強街條分布在推進艙殼體周圍，兩端分別固 定連接推進搶下端框和推進搶上端框，推進搶上端框的上端面連接電子艙主框 架結構，推進搶上端框下部的圓錐面是推進搶殼體的連接面。
所述推進艙下端框設有內法蘭，作為整星精度檢測基準面和提供推進搶儀 器設備的安裝面。
所述星形銜架結構的撐桿數量為不少于六的雙數，每兩根撐桿的頂端共用 一個連接接頭，接頭的上端與載荷安裝框連接，接頭的下端與推進搶結構連接。
所述電子艙主框架結構包括主框架下角條、主框架立柱、主框架上角條和 加強支撐，主框架立柱連接主框架下角條和主框架上角條，在主框架立柱上靠 近主框架上角條處安裝加強支撐。
所述電子艙主框架結構還包括T形角條，位于主框架下角條和主框架上角 條之間支撐主框架立柱。
本發明與現有技術相比的有益效果是
1、本發明的衛星主承力結構與運載火箭對接，采用外框架側板結構和內 部星形街架結構來構成內外雙承力路徑的混合式主結構來傳遞整星載荷，傳力 5^徑短而連續。其主傳力路徑為
內有效載荷相機—有效載荷星形桁架支撐結構—推進搶下端框—運載對 接框；
夕卜頂板和側板—主框架結構—推進搶上端框—推進搶殼體—推進搶下端 框—運載對接框。
因此，本發明結構緊湊、質心低，滿足了整個衛星的高剛度、小慣量要求。
2、衛星本體結構突破了以往較多釆用的箱板式結構構型，合理使用板殼 結構、桁架結構及帶加強街條的承力圓錐筒，有效載荷與平臺對接所采用的星 形街架結構最大限度地提高安裝精度。形成星形街架結構加外側板主框架內外 相結合的雙路徑承力結構，使衛星整體剛度得到了較好的保證。
圖1為本發明主承力結構的一4殳視圖； 圖2為本發明推進搶結構的一般一見圖； 圖3為本發明星形街架結構的一^:^L圖； 圖4為本發明主框架結構的一般視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明的一種新型衛星主承力結構，包括推進搶結構、星形 銜架結構和電子艙主框架結構；推進搶結構的上部連接電子艙主框架結構，下 部作為整星精度檢測基準面和提供推進搶儀器設備的安裝面；星形桁架結構位 于電子艙主框架結構內，為一個由撐桿支撐的載荷安裝框，用于安裝有效載荷， 其撐桿的下端固定連接在推進搶結構的上部。
如圖2所示，推進搶結構為一錐臺形狀，包括推進搶下端框1、推進艙殼 體2、推進搶加強桁條3和推進搶上端框4;推進艙加強桁條3分布在推進搶 殼體2周圍，其兩端分別固定連接推進搶下端框1和推進搶上端框4，推進搶 上端框4的上端面連接電子艙主框架結構，為正六邊形結構，推進搶上端框4 下部的圓錐面是推進搶殼體2的連接面。
推進搶下端框1設有內法蘭，作為整星精度檢測基準面和提供推進餘儀器 設備的安裝面。
如圖3所示，星形街架結構6為一個由撐桿支撐的載荷安裝框，用于安裝 有效載荷相機及相關載荷，提供相機的基礎剛度。本實施例的撐桿共八根，每 兩根撐桿的頂端共用1個連接接頭，接頭的上端與載荷安裝框連接，接頭的下
端與推進搶結構的推進艙下端框1連接。
如圖4所示，本實施例中的電子搶主框架結構，包括六個主框架下角條5、 六個主框架立柱7、六個主框架上角條9和六個加強支撐10組成。主框架立柱 7連接主框架下角條5和主框架上角條9，在主框架立柱7上靠近主框架上角 條9處安裝加強支撐10。
在主框架下角條5和主框架上角條9之間，還有六個T形角條8，用于支 撐主框架立柱7。
主框架結構是電子艙的中心部件，主要作用是使各結構板連成一個整體封 閉結構，并且保證電子艙與推進輪連接處的強度。 此種小衛星主岸義力結構主要裝配順序為
(1 )推進搶結構的推進搶下端框1、推進搶殼體2、推進搶加強桁條3、 推進艙上端框4主要通過鉚接連接成一整體，在局部厚度過大的部位，鉚接不 能完成時，用螺接代替，防止發生剝離現象。
(2) 考慮到有效載荷的安裝精度以及總裝操作的方便性，采用了星形桁 架結構6來實現有效載荷與平臺的對接。將星形桁架結構6底部螺栓連接在推 進搶下端框1的內法蘭上。
(3) 將已經鉚接好的六個主框架下角條5與推進搶上端框4通過螺接或 鉚接完成連接。
(4) 將由六個主框架立柱7、六個主框架T形角條8、六個主框架上角條 9、六個加強支撐10通過過渡角盒連接成一個整體的主框架結構與已經與推進 艙結構連接的主框架下角條5通過螺栓連接。
權利要求
1、一種新型航天器主承力結構，其特征在于包括推進艙結構、星形桁架結構(6)和電子艙主框架結構；所述推進艙結構的上部連接電子艙主框架結構，下部作為整星精度檢測基準面和提供推進艙儀器設備的安裝面；所述星形桁架結構(6)為一個由撐桿支撐的載荷安裝框，位于電子艙主框架結構內，用于安裝有效載荷，其撐桿的下端固定連接在推進艙結構的上部。
2、 根據權利要求1的一種新型航天器主承力結構，其特征在于所述推進 艙結構為錐臺形狀，包括推進艙下端框(1)、推進搶殼體(2)、推進搶加強桁 條(3)和推進輪上端框(4);推進搶加強桁條(3)分布在推進搶殼體(2)周 圍，兩端分別固定連接推進艙下端框(1)和推進艙上端框(4),推進艙上端框(4)的上端面連接電子搶主框架結構，推進艙上端框(4)下部的圓錐面是推 進搶殼體的連接面。
3、 根據權利要求1或2的一種新型航天器主承力結構，其特征在于所迷 推進搶下端框(1)設有內法蘭，作為整星精度檢測基準面和提供推進搶儀器設 備的安裝面。
4、 根據權利要求1的一種新型航天器主承力結構，其特征在于所述星形 銜架結構(6)的撐桿數量為不少于六的雙數，每兩根撐桿的頂端共用1個連接 接頭，接頭的上端與載荷安裝框連接，接頭的下端與推進搶結構連接。
5、 根據權利要求1的一種新型航天器主承力結構，其特征在于所述電子 艙主框架結構包括主框架下角條(5)、主框架立柱(7)、主框架上角條(9)和 加強支撐(10)，主框架立柱(7)連接主框架下角條(5)和主框架上角條(9), 在主框架立柱(7)上靠近主框架上角條(9)處安裝加強支撐(10)。
6、 根據權利要求5的一種新型航天器主承力結構，其特征在于所述電子 艙主框架結構還包括T形角條(8 )，位于主框架下角條(5)和主框架上角條(9) 之間支撐主框架立柱(7)。
全文摘要
本發明公開了一種新型航天器主承力結構，包括推進艙結構、星形桁架結構(6)和電子艙主框架結構；所述推進艙結構的上部連接電子艙主框架結構，下部作為整星精度檢測基準面和提供推進艙儀器設備的安裝面；所述星形桁架結構(6)為一個由撐桿支撐的載荷安裝框，位于電子艙主框架結構內，用于安裝有效載荷，其撐桿的下端固定連接在推進艙結構的上部。由于本發明采用外框架側板結構和內部星形桁架結構來構成內外雙承力路徑的混合式主結構來傳遞整星載荷，傳力路徑短而連續，結構緊湊、質心低，滿足了整個衛星的高剛度、小慣量要求。
文檔編號B64G1/22GK101381003SQ20081022283
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者劉勝利, 包錦忠, 馨 李, 芳 楊, 高永新 申請人:航天東方紅衛星有限公司