一种基于大气探测的球形卫星构型的制作方法

1.本实用新型涉及卫星构型，尤其涉及一种基于大气探测的球形卫星构型。


背景技术：

2.卫星在探测大气密度及成分过程中，确定的飞行气动截面积，可以增加探测精度。卫星在轨运行时，受空间中气动升力和侧向气动力影响，同时受卫星表面伸出各类天线凸出物扰动影响，会对卫星姿态产生显著扰动，增加卫星控制难度。传统的卫星构型及非完整球形构型卫星对于探测精度存在较大干扰，会影响探测精度。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种基于大气探测的球形卫星构型。
4.本实用新型提供了一种基于大气探测的球形卫星构型，包括卫星结构主体，所述卫星结构主体包括球体和位于球体内部的内部主体框架，所述球体包括相互拼接的+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳均为半球壳，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳分别安装在所述内部主体框架上。
5.作为本实用新型的进一步改进，所述球体的外表面分布有球形太阳电池阵。
6.作为本实用新型的进一步改进，所述内部主体框架包括底板、中隔板和顶板，所述底板与所述中隔板的底部连接，所述顶板与所述中隔板的顶部连接，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳分别与所述中隔板连接。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述中隔板的左侧连接有第一侧板和第二侧板，所述中隔板的右侧连接有第三侧板和第四侧板，所述第一侧板和第二侧板分布在所述中隔板的前后两端，所述第三侧板和第四侧板分布在所述中隔板的前后两端。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述底板为圆盘式铝合金底板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板分别与所述底板固定连接，所述中隔板为铝蜂窝复材平板。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述第三侧板和第四侧板之间连接有+x板，所述+x板与所述中隔板相平行，所述+x太阳翼球壳的拼接处设有第一锯齿结构，所述-x太阳翼球壳的拼接处设有第二锯齿结构，所述第一锯齿结构、第二锯齿结构相咬合，所述第一锯齿结构、第二锯齿结构分别与所述中隔板固定连接。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述顶板、底板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板分别垂直于所述中隔板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板分别垂直于所述顶板，所述顶板、底板相平行。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述顶板上安装有第一天线罩，所述底板上安装有天线支架，所述天线支架上安装有第二天线罩，所述第一天线罩、第二天线罩均为弧形，所述第一天线罩、第二天线罩、+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳共同拼接为球体，所述底板上分布有3处分离机构安装机械接口，3处分离机构安装机械接口呈球形均布。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述球体为直径800mm的标准正球体构型，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳的壁厚均介于2mm至4mm之间。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述球形卫星构型还包括载荷设备，所述载荷设备内置于所述球体之内并安装于所述内部主体框架上，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳上均设有与所述载荷设备相配合的功能性窗口，所述球体上预留有推进安装空间及羽流喷射窗口。
14.本实用新型的有益效果是：通过上述方案，该构型具有确定的迎风面面积，保证了卫星在轨飞行期间，任意姿态都具有确定的迎风面面积，最大幅度降低卫星控制姿态要求。同时球形构型使卫星在轨飞行过程中受气动扰动影响最小，始终保持卫星前进方向与与大气阻力相反，便于大气探测，可以提高探测精度。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的方案。
16.图1是本实用新型一种基于大气探测的球形卫星构型的立体示意图。
17.图2是本实用新型一种基于大气探测的球形卫星构型的分解示意图。
18.图3是本实用新型一种基于大气探测的球形卫星构型的另一视角的分解示意图。
具体实施方式
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
23.如图1至图3所示，一种基于大气探测的球形卫星构型，包括卫星结构主体，所述卫星结构主体包括球体和位于球体内部的内部主体框架，卫星结构主体采用球体，在受到气
动扰动后，拥有确定的气动截面积，同时由于完整球形外表面，降低了凸出物对气动干扰，可以显著降低卫星对姿态控制要求，提升任务探测精度。
24.所述球体包括相互拼接为球形的+x太阳翼球壳1和-x太阳翼球壳8，所述+x太阳翼球壳1和-x太阳翼球壳8均为半球壳，所述+x太阳翼球壳1和-x太阳翼球壳8分别安装在所述内部主体框架上。
25.所述球体的外表面分布有球形太阳电池阵，球形太阳电池阵包括多片太阳电池片，将多片太阳电池片布置在球体的外表面上，形成了球形太阳电池阵。
26.太阳翼球壳安装于主结构外表面，完整的太阳翼球壳显著增加了太阳电池片布片面积，按照电池片20mm
×
20mm计算，太阳电池阵有效布片率可达70%。
27.该构型所有天线、载荷均内置，星外除载荷探头外，无天线、星敏等凸出物，属于标准正球体构型。
28.所述内部主体框架包括底板11、中隔板4和顶板5，所述底板11与所述中隔板4的底部连接，所述顶板5与所述中隔板4的顶部连接，所述+x太阳翼球壳1和-x太阳翼球壳8分别与所述中隔板4连接。
29.所述中隔板4的左侧连接有第一侧板7和第二侧板9，所述中隔板4的右侧连接有第三侧板3和第四侧板12，所述第一侧板7和第二侧板9分布在所述中隔板4的前后两端，所述第三侧板3和第四侧板12分布在所述中隔板4的前后两端。
30.所述底板11为圆盘式铝合金底板，所述第一侧板7、第二侧板9、第三侧板3、第四侧板12分别与所述底板11固定连接，所述中隔板4为铝蜂窝复材平板。
31.所述第三侧板3和第四侧板12之间连接有+x板2，所述+x板2与所述中隔板4相平行，所述+x太阳翼球壳1的拼接处设有第一锯齿结构15，所述-x太阳翼球壳8的拼接处设有第二锯齿结构16，所述第一锯齿结构15、第二锯齿结构16相咬合，所述第一锯齿结构15、第二锯齿结构16分别与所述中隔板4通过螺钉固定连接。
32.所述顶板5、底板11、第一侧板7、第二侧板9、第三侧板3、第四侧板12分别垂直于所述中隔板4，所述第一侧板7、第二侧板9、第三侧板3、第四侧板12分别垂直于所述顶板5，所述顶板5、底板11相平行，所述顶板5、底板11、第一侧板7、第二侧板9、第三侧板3、第四侧板12、+x板2构成了#字型结构。
33.所述顶板5上安装有第一天线罩6，所述底板11上安装有天线支架14，所述天线支架14上安装有第二天线罩10，所述第一天线罩6、第二天线罩10均为弧形，所述第一天线罩6、第二天线罩10、+x太阳翼球壳1和-x太阳翼球壳8共同拼接为球体。
34.本卫星构型采用了三点式分离设计，底板11上分布有3处分离机构安装机械接口13，3处接口呈球形均布，与卫星球形外形保持一致，起到了维形作用，卫星底部留有分离机构分离弹簧顶触界面，直接作用于主结构，可以有效保护太阳翼，同时起到稳定与卫星分离。
35.所述球体为直径800mm的标准正球体构型，该构型具有确定的迎风面面积π
×
0.64m2。
36.所述+x太阳翼球壳1和-x太阳翼球壳8的壁厚均介于2mm至4mm之间，相比同类型构型，取消了球壳作为主承力结构，太阳翼球壳采用了变截面的轻量化设计，壳体厚度2mm~4mm。同时对球壳采取了一体化成型制造方式，有效降低了制造周期及制造成本。
37.所述球形卫星构型还包括载荷设备，所述载荷设备内置于所述球体之内并安装于所述内部主体框架上，内部主体框架可搭载多个载荷设备，该构型条件下，卫星载荷质量占比可达46%。
38.所述+x太阳翼球壳1和-x太阳翼球壳8上均设有与所述载荷设备相配合的功能性窗口，所述球体上预留有推进安装空间及羽流喷射窗口。
39.卫星天线、星敏等姿控设备均进行了内置布局，卫星的星敏探头、推进喷口以及数传天线均在太阳翼球壳上开对应功能性窗口，保障了设备工作需求同时不凸出卫星表面。同时对卫星球形构型进行了维形设计，测控天线位置对应设计了弧形天线罩，安装于测控天线顶端。弧形天线罩采用了透波材料，不遮挡天线视场基础上，保持了卫星整体的标准球形构型。
40.该卫星平台构型留有推进安装空间及羽流喷射窗口，将推进安装位置保持与卫星前进方向（探头探测方向）正交，可实现卫星在大气探测过程中的，进行主动变轨，实现主动探测功能。
41.该卫星主结构在制造过程中，底板采用了圆盘式铝合金结构，便于加工制造；同时卫星为了保证整体构型的强度、刚度，中隔板采用了铝蜂窝复材，可在减轻主结构重量同时最大幅度提高结构的刚度强度。同时为了保持卫星整体结构的稳定性，卫星中隔板、+x板、侧板整体拼接成#字型结构，可以显著增加结构稳定性，提高主结构刚度。两侧太阳翼球壳裙边分别连接固定至中隔板，拼接成球体，可有效保护太阳翼结构稳定性。
42.本实用新型提供的一种基于大气探测的球形卫星构型， 具有以下优点：
43.（1）卫星采用了直径800mm的标准正球体构型，该构型具有确定的迎风面面积π
×
0.64m2；该构型保证了卫星在轨飞行期间，任意姿态都具有确定的迎风面面积，最大幅度降低卫星控制姿态要求。同时球形构型使卫星在轨飞行过程中受气动扰动影响最小，始终保持卫星前进方向与与大气阻力相反，便于大气探测。
44.（2）内部主体框架采用了铝蜂窝复材、铝合金结构。为保证卫星为标准正球体，同时为保证卫星整体结构具有良好的结构稳定性和抗力学性能，采用了圆盘式铝合金底板作为卫星主承力结构，底板上部分布有中隔板、+x板、侧板、及顶板，整体呈#型构型分布。主体结构为卫星保持标准正球体外形提供了良好了安装界面；结构传力路径简单，具有良好的抗力学环境性能及结构稳定性。
45.（3）卫星外表面太阳翼球壳取消了球形骨架设计，采用变截面结构设计，外表面保持800mm直径，整体壁厚2~4mm；2个半球太阳翼球壳分别与卫星主结构连接，形成标准正球体外形，整体降低了制造成本，同时显著增加了太阳电池阵布片面积，提升了卫星能源功率。
46.（4）取消了球壳上设备分布设计，卫星平台及载荷设备均内置于主结构上，其中卫星测控天线、gnss天线、星敏、推进等设备均在保证了设备指向性及观察测量要求基础上，均不凸出球壳表面，保证了卫星的正球体外形。
47.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种基于大气探测的球形卫星构型，其特征在于：包括卫星结构主体，所述卫星结构主体包括球体和位于球体内部的内部主体框架，所述球体包括相互拼接的+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳均为半球壳，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳分别安装在所述内部主体框架上，所述球体的外表面分布有球形太阳电池阵，所述内部主体框架包括底板、中隔板和顶板，所述底板与所述中隔板的底部连接，所述顶板与所述中隔板的顶部连接，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳分别与所述中隔板连接，所述中隔板的左侧连接有第一侧板和第二侧板，所述中隔板的右侧连接有第三侧板和第四侧板，所述第一侧板和第二侧板分布在所述中隔板的前后两端，所述第三侧板和第四侧板分布在所述中隔板的前后两端，所述底板为圆盘式铝合金底板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板分别与所述底板固定连接，所述中隔板为铝蜂窝复材平板，所述第三侧板和第四侧板之间连接有+x板，所述+x板与所述中隔板相平行，所述+x太阳翼球壳的拼接处设有第一锯齿结构，所述-x太阳翼球壳的拼接处设有第二锯齿结构，所述第一锯齿结构、第二锯齿结构相咬合，所述第一锯齿结构、第二锯齿结构分别与所述中隔板固定连接，所述顶板、底板、第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板分别垂直于所述中隔板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板分别垂直于所述顶板，所述顶板、底板相平行，所述顶板上安装有第一天线罩，所述底板上安装有天线支架，所述天线支架上安装有第二天线罩，所述第一天线罩、第二天线罩均为弧形，所述第一天线罩、第二天线罩、+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳共同拼接为球体，所述底板上分布有3处分离机构安装机械接口，3处分离机构安装机械接口呈球形均布。2.根据权利要求1所述的基于大气探测的球形卫星构型，其特征在于：所述球体为直径800mm的标准正球体构型，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳的壁厚均介于2mm至4mm之间。3.根据权利要求1所述的基于大气探测的球形卫星构型，其特征在于：所述球形卫星构型还包括载荷设备，所述载荷设备内置于所述球体之内并安装于所述内部主体框架上，所述+x太阳翼球壳和-x太阳翼球壳上均设有与所述载荷设备相配合的功能性窗口，所述球体上预留有推进安装空间及羽流喷射窗口。

技术总结
本实用新型提供了一种基于大气探测的球形卫星构型，包括卫星结构主体，所述卫星结构主体包括球体和位于球体内部的内部主体框架，所述球体包括相互拼接的+X太阳翼球壳和-X太阳翼球壳，所述+X太阳翼球壳和-X太阳翼球壳均为半球壳，所述+X太阳翼球壳和-X太阳翼球壳分别安装在所述内部主体框架上。本实用新型的有益效果是：该构型具有确定的迎风面面积，保证了卫星在轨飞行期间，任意姿态都具有确定的迎风面面积，最大幅度降低卫星控制姿态要求。同时球形构型使卫星在轨飞行过程中受气动扰动影响最小，始终保持卫星前进方向与与大气阻力相反，便于大气探测，可以提高探测精度。可以提高探测精度。可以提高探测精度。


技术研发人员：魏峰 唐心春 高鸽 刘雪峰 郭磊
受保护的技术使用者：深圳航天东方红卫星有限公司
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/6/20