一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型的制作方法

1.本发明属于小卫星的构型设计领域，涉及一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型。


背景技术：

2.低轨卫星星座技术成为近年来商业卫星及其应用产业化领域内新的发展趋势，具有极高的应用价值和科研潜力。面对短时间内大量发射卫星的需求，现有的卫星构型方法除了需要具备良好质量特性、满足各分系统的设备安装技术要求、模块化总装以外，还需具备批量发射的能力。在降低研制周期和生产成本的同时，能够达到快速组建卫星星座系统的目的。
3.目前小卫星的构型方法多为舱板式结构，结构板多为铝蜂窝板，通过结构板组成多面体形状的星体。这种构型方法在总装过程中，整星的装配、测试繁琐复杂，面向批量化生产时，生产效率底下。此外，舱板式卫星在执行多星发射任务时，在运载火箭的整流罩中的空间利用率不高，单次的发射效率低。因此，传统的小卫星构型方法已经难以满足批量发射卫星的任务需求。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，解决了传统小卫星构型方法难以适应批量生产和发射的技术难题，具备快速组建卫星星座系统的能力。
5.本发明解决技术的方案是：
6.一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，包括卫星本体、前对接适配架、2个后对接适配架和2个支撑板；
7.其中，卫星本体水平放置；前对接适配架安装在卫星本体的前端中轴线上；2个后对接适配架对称安装在卫星本体后端的2侧壁处；前对接适配架和2个后对接适配架均水平设置；前对接适配架与2个后对接适配架组成等腰三角形结构；其中1个支撑板连接前对接适配架与其中1个后对接适配架；另1个支撑板连接前对接适配架与另1个后对接适配架。
8.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，前对接适配架、2个后对接适配架均为杆状结构；前对接适配架沿卫星本体中轴线设置；后对接适配架向卫星本体的两侧伸出。
9.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，模块化构型还包括2组太阳翼；每组太阳翼对应安装在1个支撑板的外侧壁；太阳翼折叠安装，小卫星入轨后太阳翼展开。
10.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，所述卫星本体为扁平形的立方体形状，由顶板、加强筋、底板组成，加强筋根据设备布局需要设置为x或y形。
11.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，当卫星本体的内腔设置有
y形加强筋时；y形加强筋的其中1端与卫星本体内腔头端的中部连接；y形加强筋的另外2端分别与卫星本体内腔尾端的2角处连接。
12.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，当卫星本体的内腔设置有x形加强筋时；x形加强筋的四端分别与卫星本体内腔的4个角连接。
13.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，模块化构型还包括平台设备；平台设备安装在卫星本体内部的顶板、底板、加强筋或支撑板上。
14.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，模块化构型还包括载荷设备；载荷设备安装在卫星本体的顶板上。
15.在上述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，所述卫星本体通过前对接适配架和后对接适配架与外部连接接口解耦设计。
16.一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，包括卫星本体、2个前对接适配架和2个后对接适配架；
17.其中，卫星本体水平放置；2个前对接适配架安装在卫星本体的前端的2角处；2个后对接适配架对称安装在卫星本体后端的2角处；2个前对接适配架和2个后对接适配架均水平设置。
18.本发明与现有技术相比的有益效果是：
19.(1)本发明提供的小卫星构型方法为模块化设计，可根据载荷设备的安装技术要求对星体内部加强筋和对接适配架等进行适应性调整；
20.(2)本发明的星体主结构采用轻质合金材料，加强筋和支撑板可根据需要采用轻质合金或碳纤维材料，可减轻整星质量，提升运载发射效率。
21.(3)本发明在星体主结构上的顶板和底板有安装面，支撑板根据实际需要可调配安装面，结构模块化设计，有利于批量化生产和装配。
附图说明
22.图1为本发明小卫星的模块化构型第一种方式示意图；
23.图2为本发明y形加强筋示意图；
24.图3为本发明x形加强筋示意图；
25.图4为本发明小卫星的模块化构型第一种方式分解示意图；
26.图5为本发明小卫星的模块化构型第二种方式分解示意图。
27.图中：
28.1-卫星本体；2-前对接适配架；3-后对接适配架；4-太阳翼；5-平台设备；6-载荷设备；7-支撑板。
具体实施方式
29.下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
30.本发明提供了一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，解决传统小卫星构型方法难以适应批量生产和发射的技术难题，具备快速组建卫星星座系统的能力。
31.小卫星的模块化构型的第一种方式，如图1所示，具体包括卫星本体1、前对接适配架2、2个后对接适配架3和2个支撑板7。其中，卫星本体1水平放置；前对接适配架2安装在卫
星本体1的前端中轴线上；2个后对接适配架3对称安装在卫星本体1后端的2侧壁处；前对接适配架2和2个后对接适配架3均水平设置；前对接适配架2与2个后对接适配架3组成等腰三角形结构；其中1个支撑板7连接前对接适配架2与其中1个后对接适配架3；另1个支撑板7连接前对接适配架2与另1个后对接适配架3。模块化构型还包括2组太阳翼4；每组太阳翼4对应安装在1个支撑板7的外侧壁；太阳翼4折叠安装，小卫星入轨后太阳翼4展开。模块化构型还包括平台设备5；平台设备5安装在卫星本体1内部的顶板、底板、加强筋或支撑板7上。模块化构型还包括载荷设备6；载荷设备6安装在卫星本体1的顶板上。
32.如图4所示，前对接适配架2、2个后对接适配架3均为杆状结构；前对接适配架2沿卫星本体1中轴线设置；后对接适配架3向卫星本体1的两侧伸出。
33.如图2所示，卫星本体1为扁平形的立方体形状，由顶板、加强筋、底板组成，加强筋根据设备布局需要设置为x或y形。
34.如图2所示，当卫星本体1的内腔设置有y形加强筋时；y形加强筋的其中1端与卫星本体1内腔头端的中部连接；y形加强筋的另外2端分别与卫星本体1内腔尾端的2角处连接。
35.如图3所示，当卫星本体1的内腔设置有x形加强筋时；x形加强筋的四端分别与卫星本体1内腔的4个角连接。
36.卫星本体1通过前对接适配架2和后对接适配架3与外部连接接口解耦设计。
37.小卫星的模块化构型的第二种方式，如图5所示，包括卫星本体1、2个前对接适配架2和2个后对接适配架3；其中，卫星本体1水平放置；2个前对接适配架2安装在卫星本体1的前端的2角处；2个后对接适配架3对称安装在卫星本体1后端的2角处；2个前对接适配架2和2个后对接适配架3均水平设置。
38.本发明中的设计思路为模块化构建卫星，根据载荷设备和平台设备的实际需要，围绕卫星本体来构建整星，卫星本体1、前对接适配架2、后对接适配架3和支撑板7组合构成模块。在构型设计整星方案时，根据分系统设备的布局及运载要求，确定卫星堆叠形态是三点式还是四点式，三点式的堆叠形态选择y形加强筋的卫星本体1，四点式的堆叠形态选择x形加强筋的卫星本体1将载荷设备6布置在卫星本体1的顶板上，并选择相应的前对接适配架2和后对接适配架3。平台设备5布置在卫星本体1内部。太阳翼3根据设备功耗需要的面积不同，可选择单翼整块布置在卫星本体1的底板上，也可收拢布置在两侧的支撑板7上。
39.本发明中，卫星本体1的顶板、底板为轻质铝合金，加强筋为碳纤维。前对接适配架2和后对接适配架3与卫星本体1之间的接口采用统一的模块化接口、支撑板7与前对接适配架2和后对接适配架3之间的接口采用统一的模块化接口。对接适配架2、对接适配架3、卫星本体1、支撑板7构成整星的主要传力路径。
40.本发明中，可根据整星技术要求及实际布局需要，选择安装支撑板7，支撑板7为轻质铝合金，其上可布置设备。若在支撑板7上布置的设备数量较少，可适应性改进为航架形式，在保证了较好的力学环境的同时减轻整星的重量。
41.本发明中，卫星本体1中加强筋的x或y的具体形态，可根据实际设备布置的空间要求进行适应性调整。前对接适配架2和后对接适配架3中堆叠部位的高度可根据卫星堆叠需要进行适应性调整。
42.本发明一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型方法通过以上形式实现，实现了卫星模块化设计。这种构型方法，能够有效提高批量生产时总装效率，以及单次发射时运
载的发射效率，实现短时间组件星座系统的目标。
43.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。

技术特征：
1.一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：包括卫星本体(1)、前对接适配架(2)、2个后对接适配架(3)和2个支撑板(7)；其中，卫星本体(1)水平放置；前对接适配架(2)安装在卫星本体(1)的前端中轴线上；2个后对接适配架(3)对称安装在卫星本体(1)后端的2侧壁处；前对接适配架(2)和2个后对接适配架(3)均水平设置；前对接适配架(2)与2个后对接适配架(3)组成等腰三角形结构；其中1个支撑板(7)连接前对接适配架(2)与其中1个后对接适配架(3)；另1个支撑板(7)连接前对接适配架(2)与另1个后对接适配架(3)。2.根据权利要求1所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：前对接适配架(2)、2个后对接适配架(3)均为杆状结构；前对接适配架(2)沿卫星本体(1)中轴线设置；后对接适配架(3)向卫星本体(1)的两侧伸出。3.根据权利要求1所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：模块化构型还包括2组太阳翼(4)；每组太阳翼(4)对应安装在1个支撑板(7)的外侧壁；太阳翼(4)折叠安装，小卫星入轨后太阳翼(4)展开。4.根据权利要求1所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：所述卫星本体(1)为扁平形的立方体形状，由顶板、加强筋、底板组成，加强筋根据设备布局需要设置为x或y形。5.根据权利要求4所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：当卫星本体(1)的内腔设置有y形加强筋时；y形加强筋的其中1端与卫星本体(1)内腔头端的中部连接；y形加强筋的另外2端分别与卫星本体(1)内腔尾端的2角处连接。6.根据权利要求4所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：当卫星本体(1)的内腔设置有x形加强筋时；x形加强筋的四端分别与卫星本体(1)内腔的4个角连接。7.根据权利要求1所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：模块化构型还包括平台设备(5)；平台设备(5)安装在卫星本体(1)内部的顶板、底板、加强筋或支撑板(7)上。8.根据权利要求1所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：模块化构型还包括载荷设备(6)；载荷设备(6)安装在卫星本体(1)的顶板上。9.根据权利要求1所述的一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：所述卫星本体(1)通过前对接适配架(2)和后对接适配架(3)与外部连接接口解耦设计。10.一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，其特征在于：包括卫星本体(1)、2个前对接适配架(2)和2个后对接适配架(3)；其中，卫星本体(1)水平放置；2个前对接适配架(2)安装在卫星本体(1)的前端的2角处；2个后对接适配架(3)对称安装在卫星本体(1)后端的2角处；2个前对接适配架(2)和2个后对接适配架(3)均水平设置。

技术总结
本发明涉及一种适用于批量发射的小卫星的模块化构型，属于小卫星的构型设计领域；包括卫星本体、前对接适配架、2个后对接适配架和2个支撑板；卫星本体水平放置；前对接适配架安装在卫星本体的前端中轴线上；2个后对接适配架对称安装在卫星本体后端的2侧壁处；前对接适配架和2个后对接适配架均水平设置；前对接适配架与2个后对接适配架组成等腰三角形结构；其中1个支撑板连接前对接适配架与其中1个后对接适配架；另1个支撑板连接前对接适配架与另1个后对接适配架；本发明解决了传统小卫星构型方法难以适应批量生产和发射的技术难题，具备快速组建卫星星座系统的能力。具备快速组建卫星星座系统的能力。具备快速组建卫星星座系统的能力。


技术研发人员：刘质加 阮伟靖 刘江 葛逸民 韩建斌
受保护的技术使用者：航天东方红卫星有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/5/5