本发明涉及卫星总体构型布局设计领域,具体地,涉及一种轻型敏捷遥感卫星平台构型。
背景技术:
1、国内传统平面相控阵天线的遥感卫星均为大平台构型,面对平面相控阵天线遥感卫星轻小型化敏捷化的新需求,迫切需要解决卫星结构在整星重量占比,大尺寸平面相控阵雷达天线装星包络限制,大面积太阳电池阵装星包络,星体快速敏捷姿态机动,卫星快速吊装和模块化电推进构型等方面带来的新难题。
2、遥感三十五号卫星是我国一颗轻型敏捷遥感卫星,其有效载荷采用了平面相控阵雷达天线,整星重量约束严格、包络限制多、卫星在轨工作模式复杂、姿态快速机动频繁,为此迫切需要重新打造一颗重量轻、包络小、可适应在轨快速姿态机动且高度模块化的卫星平台构型,以满足轻小型遥感卫星平台的新需求。
3、现有公开号为cn111703592b的中国专利,其公开了一种大型商业遥感卫星平台构型及装配方法,平台构型包括卫星平台主结构、对接环和太阳电池阵,卫星平台主结构包括对接板、贮箱板、隔板、相机板、外板和桁架杆组件,贮箱板和隔板设置在对接板上,贮箱板和隔板各设置多块,且横纵立式布置形成井字型结构,相机板设置在井字型结构的上方,通过若干桁架杆组件支撑,外板共设置四块,围绕在井字型结构的四周布置,相邻两外板之间通过外蒙皮连接,太阳电池阵设置在外板的外表面,对接环固定在对接板的下方,各分系统单机设备均安装在贮箱板和隔板上;推进子系统组件安装在对接板上,两个贮箱相对于平台质心对称安装。
4、目前,传统平面相控阵天线的遥感卫星均为大平台,轻小平台的商业卫星平台,没有适应于平面相控阵天线的构型需求。遥感三十五号卫星重量在500千克以下,其已不能直接继承传统遥感卫星上的已有成熟技术,必须针对其重量轻、包络限制、姿态频繁快速机动、模块化配置的工作特点进行新卫星平台构型技术的创新和思路突破。因此,发明人认为需要提供一种轻型敏捷遥感卫星平台构型解决上述难题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种轻型敏捷遥感卫星平台构型。
2、根据本发明提供的一种轻型敏捷遥感卫星平台构型,包括:星体、雷达天线、太阳电池阵、控制力矩陀螺群、吊装结构、电推进系统以及散热装置;
3、所述星体包括一体化碳纤维桁架和蜂窝板,所述一体化碳纤维桁架作为安装基础呈长方体结构,所述蜂窝板设置在所述一体化碳纤维桁架内部,所述控制力矩陀螺群为五棱锥构型,紧固安装在所述蜂窝板上;
4、所述太阳电池阵与所述雷达天线相对安装在所述一体化碳纤维桁架的两侧,所述雷达天线包括多个活动连接的子阵,所述雷达天线能够切换展开状态和收拢状态,所述太阳电池阵包括多个活动连接的子板,所述太阳电池阵能够切换展开状态和折叠状态;
5、所述一体化碳纤维桁架的顶部设置有所述吊装结构,所述电推进系统呈模块化整体安装在所述星体上,所述一体化碳纤维桁架的外侧面设置有所述散热装置。
6、优选地,所述蜂窝板作为星上单机安装基础,采用工字构型,所述蜂窝板可拆卸安装在所述一体化碳纤维桁架内部,所述蜂窝板的腰板竖直设置且与所述太阳电池阵平行设置。
7、优选地,所述雷达天线为平面相控阵构型,所述雷达天线包括多个竖直设置的子阵,相邻两个所述子阵通过扭簧铰链机构连接,位于中间的子阵安装在所述一体化碳纤维桁架上;
8、当所述雷达天线处于展开状态,多个所述子阵组合为完整的平面相控阵天线;
9、当所述雷达天线处于收拢状态,多个所述子阵覆盖所述一体化碳纤维桁架的三个侧面。
10、优选地,所述太阳电池阵为体装式构型,所述太阳电池阵包括多个子板,相邻两个子板通过弹簧铰链机构连接,所述太阳电池阵的中板紧固安装在所述一体化碳纤维桁架上;
11、当所述太阳电池阵处于展开状态,多个子板组成为完整的太阳电池阵;
12、当所述太阳电池阵处于折叠状态,除中板以外的子板均折叠设置在中板上。
13、优选地,所述控制力矩陀螺群包括五个控制力矩陀螺,所述控制力矩陀螺通过支架安装在所述蜂窝板的中心处,五个所述控制力矩陀螺的旋转轴线相交于一公共点,将五个控制力矩陀螺中心点和旋转轴线相交点连线即为空间五棱锥形状,锥顶角为锐角。
14、优选地,所述吊装结构包括设置在所述一体化碳纤维桁架的顶部杆件接头内的吊点金属埋件。
15、优选地,所述电推进系统的推进剂采用气瓶贮存,所述电推进系统设置在碳纤维板上,所述电推进系统通过碳纤维板与所述星体紧固连接。
16、优选地,所述一体化碳纤维桁架的底部四个接头处分别设置有与运载火箭机械连接的铝合金接头。
17、优选地,所述一体化碳纤维桁架的顶部安装有一体化星敏支架,所述一体化星敏支架上设置有多个用于安装星敏感器的安装面。
18、优选地,所述一体化碳纤维桁架上与所述雷达天线阵面平行的两个外侧面采用热控多层覆盖,另外两个外侧面设置有铝合金散热板。
19、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
20、1、本发明通过采用了一体化碳纤维桁架结构构型技术、雷达天线拼接组合平面阵构型技术、体装式太阳电池阵构型技术、控制力矩陀螺群五棱锥构型技术、结构顶部吊装技术和模块化电推进构型技术和高效散热构型技术,能够解决卫星重量轻、包络限制、姿态频繁快速机动带来的新需求,实现了重量轻、包络小、可快速姿态机动的良好效果。
21、2、本发明通过一体化碳纤维桁架和蜂窝板组合形式,碳纤维材料相比传统蜂窝板材料重量更轻,且承载能力和刚度强度更好;通过一体化碳纤维桁架顶部设计了一体化支架,可装配多台星敏感器,底部设计铝合金金属接头,用于与运载火箭连接;同时为保证舱内单机的温度环境,设计了两个薄铝合金金属板,贴在一体化碳纤维桁架垂直于雷达天线阵面的两个外侧面上,可显著提供散热能力。
22、3、本发明通过雷达天线拼接组合平面构型技术,将超过运载包络尺寸的平面相控阵雷达天线,沿一个方向等分为若干小子阵,每块子阵的等分尺寸不能超过一体化碳纤维桁架的宽度,并将子阵通过扭簧铰链机构竖直收拢安装于一体化碳纤维桁架的三个外侧面上;通过体装式太阳电池阵构型技术,将超过运载包络尺寸的太阳电池阵,等分为若干子板,且中板竖直固定于一体化碳纤维桁架11结构的一个外侧面上,其余子板通过扭簧铰链机构先后折叠收拢安装于中板上;解决了卫星包络限制约束,满足了大尺寸平面相控阵雷达天线和大尺寸太阳电池阵装星需求,重量转动惯量小,且取消了传统太阳电池阵的驱动机构和连接杆,为整星减少了重量。
23、4、本发明通过控制力矩陀螺群五棱锥构型技术,将五个大力矩的控制力矩陀螺通过支架安装于工字构型蜂窝板上,五个控制力矩陀螺的旋转轴线相交于一公共点,将五个控制力矩陀螺中心点和旋转轴线相交点连线组成为空间五棱锥形状,锥顶角一个固定角度,五个控制力矩陀螺安装紧凑,星上安装空间包络小,且可满足卫星在轨快速姿态机动要求。
24、5、本发明通过将卫星起吊点设计在一体化碳纤维桁架结构顶部的四角端部杆件接头处,在杆件接头内预埋高强度铝合金埋件,并通过工装吊具连接为一个整体,提供用于卫星快速起吊使用,发射时将与吊点连接的工装取掉,可大幅减少卫星重量。
25、6、本发明通过将电推进系统产品全部焊接集成于碳纤维板上,实现电推进系统模块化集成,整体并穿过碳纤维板与星体结构板的连接,实现电推进系统模块化为一个整体,快速装星和拆除。
1.一种轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,包括:星体(1)、雷达天线(2)、太阳电池阵(3)、控制力矩陀螺群(4)、吊装结构(5)、电推进系统以及散热装置;
2.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述蜂窝板(12)作为星上单机安装基础,采用工字构型,所述蜂窝板(12)可拆卸安装在所述一体化碳纤维桁架(11)内部,所述蜂窝板(12)的腰板竖直设置且与所述太阳电池阵(3)平行设置。
3.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述雷达天线(2)为平面相控阵构型,所述雷达天线(2)包括多个竖直设置的子阵,相邻两个所述子阵通过扭簧铰链机构连接,位于中间的子阵安装在所述一体化碳纤维桁架(11)上;
4.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述太阳电池阵(3)为体装式构型,所述太阳电池阵(3)包括多个子板,相邻两个子板通过弹簧铰链机构连接,所述太阳电池阵(3)的中板紧固安装在所述一体化碳纤维桁架(11)上;
5.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述控制力矩陀螺群(4)包括五个控制力矩陀螺,所述控制力矩陀螺通过支架安装在所述蜂窝板(12)的中心处,五个所述控制力矩陀螺的旋转轴线相交于一公共点,将五个控制力矩陀螺中心点和旋转轴线相交点连线即为空间五棱锥形状,锥顶角为锐角。
6.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述吊装结构(5)包括设置在所述一体化碳纤维桁架(11)的顶部杆件接头内的吊点金属埋件。
7.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述电推进系统的推进剂采用气瓶贮存,所述电推进系统设置在碳纤维板上,所述电推进系统通过碳纤维板与所述星体(1)紧固连接。
8.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述一体化碳纤维桁架(11)的底部四个接头处分别设置有与运载火箭机械连接的铝合金接头。
9.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述一体化碳纤维桁架(11)的顶部安装有一体化星敏支架,所述一体化星敏支架上设置有多个用于安装星敏感器的安装面。
10.如权利要求1所述的轻型敏捷遥感卫星平台构型,其特征在于,所述一体化碳纤维桁架(11)上与所述雷达天线(2)阵面平行的两个外侧面采用热控多层覆盖,另外两个外侧面设置有铝合金散热板。