专利名称：离子推力器支架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于小卫星电推进系统的推力器支架。
背景技术：
随着小卫星应用的发展，小卫星的功能不断加强，系统也越来越复杂。为了满足小卫星长期在轨运行的姿态和轨道控制的需要，电推进做为卫星的轨控发动机所具有的比冲大、所需燃料少、能有效节省星内空间等优点成为小卫星发展的一种趋势。目前小卫星搭载的轨控发动机均为使用胼燃料的5N推力器，此类发动机体积小巧，机械接口与离子推力器完全不同，所使用支架不适用于离子推力器。离子推力器体积大，其安装接口在发动机腰部，发动机背后有电缆及管路出口，安装时要留有足够的管路及电缆操作空间，并尽可能的减少支架在星上的空间占用率。如果离子推力器在星上的安装形式仍与使用胼燃料的5N推力器一致(朝向飞行方向的反方向)，将会导致所需发动机支架体积过大，高度过高。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种用于小卫星电推进系统的离子推力器支架，可以满足离子推力器支架刚度、强度及总装操作空间的要求。本实用新型的技术解决方案是离子推力器支架，包括法兰和底座，法兰为圆环式结构，圆环式结构的上表面为用于与发动机安装的法兰面，圆环式结构的内环为推力器开口，内环边缘朝向圆环式结构下表面的方向设有外翻边，圆环式结构的下表面与底座的连接部位设有凸台，法兰的上表面与底座的连接处设有沉孔；底座共有四个，四个底座沿法兰的圆周方向两两对称分布，夹角分别为60°与120°，每个底座均为“厂”字形结构斜梁，斜梁与底座下端面的倾斜角度为71°，底座的两侧面沿中心轴线处设有加强筋；法兰和底座通过螺钉连接在一起，连接处采用胶粘结。本实用新型与现有技术相比的优点在于1本实用新型离子推力器支架采用板凳式结构形式，传力路径与星体结构主承力筋相连接，传力较好，支架本身具有可靠的刚度及强度，经支架带负载状态鉴定试验后结果，支架X、Y、Z向基频分别为692. 36Hz、160. 12Hz、172. 52Hz，完全满足小卫星对于带支架设备基频大于IOOHz的要求，且在100HZ内支架基本无放大；2本实用新型离子推力器支架安装在小卫星通用推进舱胼瓶支架下表面中心处替代5N轨控发动机支架，胼瓶储箱与离子电推进气瓶共存，在有限的空间内保证支架可靠的刚度及强度，并与胼瓶及气瓶保持合理间隙，且留出了足够的可供总装操作的空间；3本实用新型离子推力器支架法兰及底座材料均为高强度锻铝2A14 4T6，为铝合金材料，整体结构采取组合体形式，单件机加，组合后对上下两表面进行组合机加，相对于整体铸件而言，结构形式及装配简单，易于加工实现，造价较低，工期较短，符合小卫星研制周期较短的特点。
图1为本实用新型离子推力器支架组合体整体示意图；图2为本实用新型离子推力器支架俯视图；图3为本实用新型离子推力器支架法兰与底座连接示意图。
具体实施方式
本实用新型的离子推力器支架结构如图1、2所示，在构型上选用法兰1与底座2 组合的形式，由一个法兰1和四个底座2组成。法兰1的结构形式为圆环式结构，其上表面为法兰面，提供发动机的安装接口及保护工装接口，中间为推力器开口。法兰1的厚度为 5mm，法兰1的内环边缘增加一圈向下的外翻边以提高离子推力器支架径向刚度，法兰1的下表面与底座2的连接部位局部增厚，为IOmm厚凸台，以提高与底座2的连接刚度，法兰 1下表面与发动机连接处局部加厚以提高与发动机的连接刚度并提供足够的螺纹深度。法兰1上表面与底座2的连接处做沉孔，保证连接螺钉钉头不突出法兰上表面，以保证推力器的安装不受干涉。底座2的结构形式为“厂”字形的斜梁，底座2的上端(具有四个连接孔)连接在法兰1上，底座2的下端提供与推进舱胼瓶支架的接口。底座2上、下端面之间的斜梁与下端面倾斜角度为71°，沿纵向(与上、下端面垂直)中心轴线设有加强筋，加强筋沿轴线对称分布在斜梁的里外两侧，与上下端面相连。加强筋厚度为6mm。如图2所示，四个底座2沿法兰1的圆周方向两两对称分布，夹角分别为60°与 120°。法兰1与底座2的连接采用螺接并胶接的方式。法兰1与底座2均采用高强度锻铝2A14 T6铝合金材料。高强度锻铝2A14 T6比强度、比模量、耐热性能均较为理想，是一种较适用于小卫星次结构的材料。如图1所示，装配连接时先根据法兰1、底座2的结构形式机加各零件。机加工前， 做好化学成分复验和探伤检验，以满足航天器用材料的要求。在零件状态下，法兰1的上表面以及底座2的下表面均保留加工余量，保证在组合后可以进行组合机加。然后根据结构连接关系，进行推力器支架装配体的装配。如图3所示，底座2的留有四个连接孔的一面与法兰1下表面留有沉孔的凸台处分别用四个M5螺钉穿过通孔背母的连接方式连接，法兰1与底座2的接触面涂常温固化结构胶ReduX420胶接，螺钉连接处采用螺纹涂螺纹慢速防松胶MS的防松方式。图3中，3为螺钉，4为垫圈，5为螺母，均为钛合金标准件。装配完成后，组合加工离子推力器的安装面以及与推进舱结构的安装面，保证形面精度要求和上下两个安装面的平行度要求。最后以统一的基准，组合加工推力器支架与结构的连接孔，保证支架在结构上的正确安装。本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
权利要求1.离子推力器支架，其特征在于包括法兰(1)和底座O)，法兰(1)为圆环式结构，圆环式结构的上表面为用于与发动机安装的法兰面，圆环式结构的内环为推力器开口，内环边缘朝向圆环式结构下表面的方向设有外翻边，圆环式结构的下表面与底座O)的连接部位设有凸台，法兰(1)的上表面与底座O)的连接处设有沉孔；底座( 共有四个，四个底座(2)沿法兰(1)的圆周方向两两对称分布，夹角分别为60°与120°，每个底座(2)均为 “厂”字形结构斜梁，斜梁与底座( 下端面的倾斜角度为71°，底座O)的两侧面沿中心轴线处设有加强筋；法兰(1)和底座( 通过螺钉连接在一起，连接处采用胶粘结。
2.根据权利要求1所述的离子推力器支架，其特征在于所述的法兰⑴和底座(2)的材料均为锻铝2A14T6。
3.根据权利要求1或2所述的离子推力器支架，其特征在于所述的胶为常温固化结构胶 Redux420。
专利摘要离子推力器支架，包括一个环状法兰(1)和四个支撑底座(2)，四个底座(2)沿法兰(1)圆周方向两两对称。底座(2)下表面提供与结构的连接孔，底座(2)上表面提供与法兰(1)的连接孔。法兰(1)提供与离子推力器及其保护工装的连接孔，法兰(1)中心开有设备孔，法兰(1)非主传力路径处开减轻槽以减少结构重量。整个支架材料选用高强度锻铝2A14T6，可以满足温度环境及力学性能的要求。本实用新型支架结构简单，易于加工，符合小卫星离子推力器安装环境的空间限制要求，可以满足小卫星离子推力器星上安装定型化设计与生产的需要。
文档编号B64G1/24GK202124120SQ20112016830
公开日2012年1月25日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者杨栋, 秦江, 辛强, 韩冬 申请人:航天东方红卫星有限公司