一种承载和星箭连接一体化卫星结构板的制作方法

本发明涉及卫星结构板，尤其涉及一种承载和星箭连接一体化卫星结构板。

背景技术：

卫星结构通常采用点式和环框式两种方式与运载火箭连接。

点式连接方式对应的连接分离机构为爆炸螺栓；布置灵活、占用空间小，但星箭连接处的结构受力集中、应力较高，通常适用于小卫星、尤其是一箭多星并联发射的卫星。

环框式连接方式对应的连接分离机构为包带和爆炸螺栓；星箭连接处的受力均匀、应力较低，但占用空间大，通常适用于大卫星、单星发射或者串联一箭多星发射的小卫星。

采用点式连接的板式卫星结构，卫星结构通常不与运载火箭对接框结构直接连接，而是采用连接分离机构过渡，分离机构的两端分别与卫星结构板、运载火箭对接框结构连接，星箭分离后分离机构的一端随卫星与运载火箭分离，这类分离装置有《星箭点式连接分离模块及其装置》（专利名称：星箭点式连接分离模块及其装置.专利号：cn201610538456.2）、《一种一体化设计的星箭分离机构》（专利名称：一种一体化设计的星箭分离机构.专利号：cn201410528677.2）。卫星结构采用这种分离机构，能减小连接分离机构自身占用空间，卫星结构接口简单，提高了星箭连接设计灵活性。但同时带来一些不足：1）星箭连接刚度除了受爆炸螺栓影响外，还受分离机构零件（上述专利的上转接筒、卫星端分离座）自身刚度影响，需要适当提高分离机构零件刚度，进而使得重量增加；2）沿着火箭发射方向占用安装和操作空间进而降低了运载火箭整流罩内部空间的利用率。

已有文献《一种刚架和箱板组合式小卫星主结构设计》报道的卫星结构与运载火箭对接框结构直接连接（曾惠忠等.一种刚架和箱板组合式小卫星主结构设计[c].2015年小卫星技术交流会论文集,北京,2015.06.30）。该文献的星箭连接设计保证沿着火箭发射方向不占用安装和操作空间。但其星箭接头预埋在卫星底板四角，且在星体方形轮廓之内，导致星体侧板根部主传力结构处开口，需要在侧板开口处设计加强预埋件，在安装上爆炸螺栓之后，需要在侧板开口处安装外部角盒加强，这些加强措施以及对应的连接螺钉额外增加重量；并且金属角盒需要在星箭连接完成后才能安装，安装操作不方便，卫星和运载工作流程较差、工作界面不清晰。

因此，如何提高星箭连接刚度、降低结构重量、方便星箭连接，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种承载和星箭连接一体化卫星结构板。

本发明提供了一种承载和星箭连接一体化卫星结构板，包括蜂窝夹层结构板，所述蜂窝夹层结构板的宽度方向为x向，长度方向为y向，厚度方向为z向，所述蜂窝夹层结构板包括负z面板、正z面板、蜂窝芯子，所述蜂窝芯子位于所述负z面板、正z面板之间，所述负z面板、正z面板之间还设有星箭接头预埋梁、侧向螺纹预埋件、板边通孔预埋件、提供设备安装接口的正面螺纹预埋件。

作为本发明的进一步改进，所述负z面板、正z面板、蜂窝芯子、星箭接头预埋梁、侧向螺纹预埋件、板边通孔预埋件、正面螺纹预埋件通过加热固化粘接成所述蜂窝夹层结构板。

作为本发明的进一步改进，所述星箭接头预埋梁、侧向螺纹预埋件、板边通孔预埋件、正面螺纹预埋件通过j47d发泡胶与所述蜂窝芯子加热固化粘接，所述蜂窝芯子、星箭接头预埋梁、侧向螺纹预埋件、板边通孔预埋件、正面螺纹预埋件通过j47b+c板芯胶与所述负z面板、正z面板加热固化粘接。

作为本发明的进一步改进，所述星箭接头预埋梁有两根，所述星箭接头预埋梁的长度方向为x向，两根所述星箭接头预埋梁的间距为所述蜂窝夹层结构板的y向长度的一半。

作为本发明的进一步改进，每根所述星箭接头预埋梁的两个端部分别伸出所述蜂窝夹层结构板，且各设有一个星箭接头。

作为本发明的进一步改进，每个端部的所述星箭接头上设有爆炸螺栓安装光孔和爆炸螺栓安装螺纹孔，每个端部的所述星箭接头还设有沿x向的三角加强筋和沿y向的矩形加强筋。

作为本发明的进一步改进，所述爆炸螺栓安装光孔由爆炸螺栓安装圆孔和爆炸螺栓安装锥孔组成。

作为本发明的进一步改进，所述爆炸螺栓安装光孔、爆炸螺栓安装螺纹孔均位于所述的矩形加强筋包络的舱外一侧。

作为本发明的进一步改进，每根所述星箭接头预埋梁与其周围的蜂窝芯子通过发泡胶粘接为一体，所述蜂窝夹层结构板上设有大承载接口埋件，所述大承载接口埋件周围的蜂窝芯子填充有发泡胶。

作为本发明的进一步改进，所述负z面板和正z面板采用2a12铝合金板材制成，所述蜂窝芯子采用边长5mm、壁厚0.03mm的lf2铝合金制成，所述星箭接头预埋梁、侧向螺纹预埋件、板边通孔预埋件、正面螺纹预埋件均采用2a12铝合金棒材制成。

本发明的有益效果是：通过上述方案，提高了星箭连接刚度，降低了结构重量，方便星箭连接。

附图说明

图1是本发明一种承载和星箭连接一体化卫星结构板的整体示意图。

图2是本发明一种承载和星箭连接一体化卫星结构板的隐藏负z面板的负z视图。

图3是本发明一种承载和星箭连接一体化卫星结构板的星箭接头示意图。

图4是图2的a-a剖面图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种承载和星箭连接一体化卫星结构板，该结构板为蜂窝夹层结构板，板子中心有圆形大开口9，其余部位有小开口，整体组成部件包括：负z面板1、正z面板2、蜂窝芯子3、星箭接头预埋梁4、侧向螺纹预埋件5、板边通孔预埋件6、正面螺纹预埋件7，所有零部件都是通过一次加热固化粘接成整体结构板。负z面板1和正z面板2选用2a12铝合金板材，蜂窝芯子3选用边长5mm、壁厚0.03mm的lf2铝合金，星箭接头预埋梁4、侧向螺纹预埋件5、板边通孔预埋件6、正面螺纹预埋件7选用2a12铝合金棒材。星箭接头预埋梁4、侧向螺纹预埋件5、板边通孔预埋件6、正面螺纹预埋件7通过j47d发泡胶与蜂窝芯子3加热固化粘接。蜂窝芯子3、星箭接头预埋梁4、侧向螺纹预埋件5、板边通孔预埋件6、正面螺纹预埋件7通过j47b+c板芯胶与负z面板1、正z面板2加热固化粘接。所有零部件都是通过一次加热固化粘接成整体结构板。

如图2所示，星箭接头预埋梁4间距近似为该结构板的y向长度的一半。对大承载接口埋件周围的蜂窝芯子填充发泡胶8补强。星箭接头预埋梁4的2端伸出蜂窝夹层结构板，且各提供1个星箭接头。侧向螺纹预埋件5、板边通孔预埋件6用于该结构板与其他结构板之间的连接。正面螺纹预埋件7用于提供设备安装接口，依据设备安装需求，分为螺纹孔朝正z方向的正面螺纹预埋件72和螺纹孔朝负z方向的正面螺纹预埋件71。所有预埋件有干涉处，进行修锉。

如图3所示，每个端部的星箭接头提供爆炸螺栓安装光孔41和爆炸螺栓安装螺纹孔42，每个端部的星箭接头还设计有三角加强筋43和矩形加强筋44，保证载荷从整体结构板传递到爆炸螺栓安装接口。

如图4所示，爆炸螺栓安装光孔41由爆炸螺栓安装圆孔411和爆炸螺栓安装锥孔412组成，且都位于侧板包络的舱外一侧，因此爆炸螺栓安装不需要占用星内空间。进而可以实现卫星与运载火箭连接后，不需要针对星箭连接另行操作。

正面螺纹预埋件7提供设备安装接口，星箭接头预埋梁4提供星箭接口与运载火箭直接连接，卫星发射过程底板安装设备载荷通过正面螺纹预埋件7传递到负z面板1、正z面板2、蜂窝芯子3，然后传递到星箭接头预埋梁4，最后通过星箭接头预埋梁4上面的星箭接口传递到运载火箭。最终得到承载和星箭连接一体化的结构板。

本发明提供的一种承载和星箭连接一体化卫星结构板，位于整星底部，提供大量设备安装接口，同时直接提供星箭接口与运载火箭直接连接。卫星发射过程，其上安装设备的载荷通过设备安装接口传递到该结构板，然后传递到该结构板上的星箭接口，最后通过星箭接口传递到运载火箭，最终获得承载和星箭连接一体化的结构板。

本发明提供的一种承载和星箭连接一体化卫星结构板，4个星箭接头通过预埋方式固化在结构板内部。星箭接头伸出星体侧板，位于星体轮廓外部，星箭接头局部设计加强筋，不需要设计星箭对接完成后才能安装的加强外部角盒。为保证星箭连接刚度以及结构板强度，每2个星箭接头设计为整体，即2个星箭接头设计在星箭接头预埋梁4两端，星箭接头预埋梁4与周围蜂窝芯子3通过发泡胶粘接为一体。两根星箭接头预埋梁4的间距选取为底板长度的一半，保证该结构板中部弯矩正应力近似为零，从而减轻底板中部大开口处面板的应力。此外，还对大承载接口埋件周围的蜂窝芯子填充发泡胶补强。

本发明提供的一种承载和星箭连接一体化卫星结构板，具有以下优点：

（1）卫星结构板直接和运载火箭结构连接，连接刚度好；

（2）4个星箭接头位于2根预埋梁的2端，且通过合理设计2根预埋梁的跨度，提高该结构板自身的强度和刚度；

（3）星箭接口局部设计有加强筋，提高星箭连接刚度和局部结构强度；

（4）卫星结构板直接和运载火箭结构连接，不需要分离机构过渡，能减轻结构重量；

（5）星箭接头位于侧板外部，且自身通过加强筋提高星箭连接接口处的局部强度和刚度，不需要在侧部安装补强角盒，能减轻结构重量；

（6）蜂窝夹层结构板预埋星箭接口加强梁的承载和星箭连接一体化结构，能依据具体卫星的承载和星箭连接需要，对蜂窝夹层结构板总厚度、面板材料和厚度、星箭接口加强梁尺寸进行修改，能适用于不同的与运载火箭采用点式连接分离的小卫星结构或者一箭多星并联发射的板式卫星结构。

本发明提供的一种承载和星箭连接一体化卫星结构板，适用于与运载火箭采用点式连接分离的小卫星结构或者一箭多星并联发射的板式卫星结构。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。