一种支持在轨组装的模块化可重构卫星平台制造技术

本发明专利技术公开了一种支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，包括：推进舱、服务舱、载荷舱、柔性太阳翼、离子推力器、机械臂和可展开热辐射器；推进舱、服务舱和载荷舱依次串联，构成卫星平台的舱段部分；离子推力器安装在推进舱南北侧；柔性太阳翼安装在服务舱南北侧，四组机械臂安装在服务舱东西侧；可展开热辐射器安装在载荷舱侧面。本发明专利技术所述的支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，采用模块化设计、接口标准化设计，解决了一体化卫星各子系统间的物理嵌套问题，从而支持在轨组装、在轨维护，并可基于分批发射、在轨组装方式形成功能完整的卫星。星。星。

【技术实现步骤摘要】
一种支持在轨组装的模块化可重构卫星平台


[0001]本专利技术属于航天
，尤其涉及一种支持在轨组装的模块化可重构卫星平台。

技术介绍

[0002]可在轨组装卫星由多个外形尺寸相同的同构模块(各模块功能均相同)或异构模块(各模块功能不同)组成，以模块化设计为基础，具有通用接口标准和标准模块库，能针对不同任务通过快速组合完成设计，使用公共平台标准，有即插即用功能，可独立进行升级、重构、增加、移除或交换，并能在多次任务中重复使用。模块化可重构卫星具有组织方式灵活、维修操作方便、适应性强等优点，可有效提高空间系统的可维修性，降低空间系统建设成本，满足空间应用的多任务需求。
[0003]国际上对模块化可重构卫星的研究由来已久。1980年美国研制了由多任务模块化卫星(MMS)组装的太阳峰年探测卫星。2002年，NASA的戈达德空间飞行中心(GSFC)提出了空间探索的“MARS”(Modular,Adaptive,Reconfigurable System)概念,并于2004年应用于月球轨道器的设计。2007年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)推出了发展面向未来的快速、灵活、自由飞行、组合型航天器(Future、Fast、Flexible、Free
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Flying、Fractionated)的F6项目，并将其作为“快速响应空间计划”的重点项目。同一时期，日本东京大学提出了可重构空间系统概念，该系统由细胞卫星和在轨服务机器人组成。细胞卫星实现遥感、通信等功能，由多个类似于积木的细胞单元组成，具有可重构的体系架构。德国柏林工业大学在德国航空航天研究院的支持下开展了iBOSS项目的研究。该项目的重点在于将传统卫星平台分解为多个相同的建造块，每个建造块包含特定功能，采取标准化设计，由空间机械臂完成在轨组装，集成为所需的空间系统。2013年诺斯罗普
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格鲁曼公司完成了首个模块化航天器(MSV)总线的组装、集成和测试，标志着其功能测试工作已经完成，MSV是首个实现模块化、快速可重构的航天器。
[0004]综上所述，模块化可重构卫星平台应采用模块化设计，支持在轨组装、重构，可在轨维修和接受服务，这对卫星平台构型提出了全新的要求。传统的卫星平台构型设计，包括箱板式、承力筒式或桁架式等，都是封闭式一体化构型，不能适应模块化可重构要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，采用模块化设计、接口标准化设计，解决了一体化卫星各子系统间的物理嵌套问题，从而支持在轨组装、在轨维护，并可基于分批发射、在轨组装方式形成功能完整的卫星。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，包括：推进舱、服务舱、载荷舱、柔性太阳翼、离子推力器、机械臂和可展开热辐射器；
[0007]推进舱、服务舱和载荷舱依次串联，构成卫星平台的舱段部分；
[0008]离子推力器安装在推进舱南北侧；
[0009]柔性太阳翼安装在服务舱南北侧，四组机械臂安装在服务舱东西侧；
[0010]可展开热辐射器安装在载荷舱侧面。
[0011]在上述支持在轨组装的模块化可重构卫星平台中，推进舱为主承力结构，结构形式为桁架式结构；服务舱、载荷舱均为箱板式结构；推进舱与服务舱之间采用6个硬点连接，可满足单舱独立部装、独立吊装以及独立总装的需求；星箭对接面采用点分离解锁装置。
[0012]在上述支持在轨组装的模块化可重构卫星平台中，推进舱，包括：主承力构架、推进舱周边结构板、上框架、两个氧箱、两个燃箱、两个氙气瓶、两个氦气瓶和推进舱标准模块；
[0013]主承力构架，包括：对接环、主隔板、4块斜隔板和背地板；其中，主隔板和4块斜隔板交错排列，布置在背地板上，并通过对接环固定；
[0014]推进舱周边结构板，包括：推进舱南板、推进舱北板、推进舱东板和推进舱西板；其中，推进舱南板、推进舱北板、推进舱东板和推进舱西板分别设置在主承力构架的南侧、北侧、东侧和西侧；
[0015]上框架设置在主承力构架顶部，以保持推进舱周边结构板支撑；
[0016]两个氧箱、两个燃箱、两个氙气瓶布置于对接环上，并通过主隔板和4块斜隔板隔开；两个氧箱、两个燃箱、两个氙气瓶的顶部通过拉杆与两舱接头连接；两个氦气瓶安装在背地板上；推进舱标准模块和离子推力器安装在推进舱南北板外表面。
[0017]在上述支持在轨组装的模块化可重构卫星平台中，
[0018]主隔板采用梁板复合技术，杆与板共用空间；其中，杆采用高模量复合材料制备，以形成平面桁架体系，传递绝大部分载荷；板采用蜂窝板夹芯板便于安装设备及推进管路，以匹配刚度较高的桁架杆系及其与接头连接局部的高应力区域；
[0019]斜隔板采用梁板复合结构，整体形状为倒梯型，内含一个桁架单元；斜隔板在桁架杆系所组成的封闭区域内布置有减轻孔；斜隔板在内埋杆区域及接头区域采用外贴加强蒙皮手段进行加强设计，以合理分散应力避免局部应力集中；斜隔板杆件端部内衬垫块，以实现与斜隔板的一次固化成型及与其他部件的连接；
[0020]背地板，包括：外背地板(1031)和内背地板(1032)；其中，内背地板(1032)位于外背地板(1031)的中心，两个氦气瓶安装在外背地板(1031)上；
[0021]对接环为圆形，横截面形状为工字型。
[0022]在上述支持在轨组装的模块化可重构卫星平台中，服务舱采用箱板式结构，包括：服务舱周边结构板、服务舱上板、服务舱中板、服务舱下板、服务舱隔板和服务舱标准模块；
[0023]服务舱上板、服务舱中板、服务舱下板和服务舱隔板构成“艹”字形结构；其中，“艹”字形结构底部与推进舱连接；
[0024]服务舱周边结构板，包括：服务舱东板、服务舱西板、服务舱南板和服务舱北板；其中，服务舱东板、服务舱西板、服务舱南板和服务舱北板分别设置在“艹”字形结构的东侧、西侧、南侧和北侧；
[0025]服务舱东西板为开敞式结构，用于实现平台服务单元模块存储、抓取移动及更换；
[0026]服务舱南北板外表面、服务舱内部东西隔板上安装服务舱标准模块；其中，服务舱南板北板外表面布置60个服务舱标准模块，舱内布置64个服务舱标准模块；
[0027]服务舱南北板外表面通过标准接口安装柔性太阳翼；
[0028]服务舱东西板外表面配置两套机械臂匹配在轨组装操作作业需求。
[0029]在上述支持在轨组装的模块化可重构卫星平台中，载荷舱，包括：载荷舱分配器、载荷舱对接器和载荷舱标准模块；其中，载荷舱主结构为舱板嵌套桁架式的载荷舱分配器，载荷舱分配器下端南北两侧安装有载荷舱对接器；载荷舱对接器以箱板式为主，内部采用桁架杆件及接头胶接为整体。
[0030]在上述支持在轨组装的模块化可重构卫星平台中，
[0031]载荷舱分配器，用于在发射状态下提供载荷舱标准模块的安装接口；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，其特征在于，包括：推进舱(1)、服务舱(2)、载荷舱(3)、柔性太阳翼(4)、离子推力器(5)、机械臂(6)和可展开热辐射器(7)；推进舱(1)、服务舱(2)和载荷舱(3)依次串联，构成卫星平台的舱段部分；离子推力器(5)安装在推进舱(1)南北侧；柔性太阳翼(4)安装在服务舱(2)南北侧，四组机械臂(6)安装在服务舱(2)东西侧；可展开热辐射器(7)安装在载荷舱(3)侧面。2.根据权利要求1所述的支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，其特征在于，推进舱(1)为主承力结构，结构形式为桁架式结构；服务舱(2)、载荷舱(3)均为箱板式结构；推进舱(1)与服务舱(2)之间采用6个硬点连接，可满足单舱独立部装、独立吊装以及独立总装的需求；星箭对接面采用点分离解锁装置。3.根据权利要求1所述的支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，其特征在于，推进舱(1)，包括：主承力构架、推进舱周边结构板、上框架(108)、两个氧箱、两个燃箱、两个氙气瓶、两个氦气瓶和推进舱标准模块；主承力构架，包括：对接环、主隔板(101)、4块斜隔板(102)和背地板(103)；其中，主隔板(101)和4块斜隔板(102)交错排列，布置在背地板(103)上，并通过对接环固定；推进舱周边结构板，包括：推进舱南板(104)、推进舱北板(105)、推进舱东板(106)和推进舱西板(107)；其中，推进舱南板(104)、推进舱北板(105)、推进舱东板(106)和推进舱西板(107)分别设置在主承力构架的南侧、北侧、东侧和西侧；上框架(108)设置在主承力构架顶部，以保持推进舱周边结构板支撑；两个氧箱、两个燃箱、两个氙气瓶布置于对接环上，并通过主隔板(101)和4块斜隔板(102)隔开；两个氧箱、两个燃箱、两个氙气瓶的顶部通过拉杆与两舱接头连接；两个氦气瓶安装在背地板(103)上；推进舱标准模块和离子推力器(5)安装在推进舱南北板外表面。4.根据权利要求3所述的支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，其特征在于，主隔板(101)采用梁板复合技术，杆与板共用空间；其中，杆采用高模量复合材料制备，以形成平面桁架体系，传递绝大部分载荷；板采用蜂窝板夹芯板便于安装设备及推进管路，以匹配刚度较高的桁架杆系及其与接头连接局部的高应力区域；斜隔板(102)采用梁板复合结构，整体形状为倒梯型，内含一个桁架单元；斜隔板在桁架杆系所组成的封闭区域内布置有减轻孔；斜隔板在内埋杆区域及接头区域采用外贴加强蒙皮手段进行加强设计，以合理分散应力避免局部应力集中；斜隔板杆件端部内衬垫块，以实现与斜隔板的一次固化成型及与其他部件的连接；背地板(103)，包括：外背地板(1031)和内背地板(1032)；其中，内背地板(1032)位于外背地板(1031)的中心，两个氦气瓶安装在外背地板(1031)上；对接环为圆形，横截面形状为工字型。5.根据权利要求1所述的支持在轨组装的模块化可重构卫星平台，其特征在于，服务舱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈余军，王敏，胡帼杰，刘正山，仲小清，蔡亚星，乐浪，陶家生，王大鹏，石文静，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：