一种适用于卫星透波需求的整流罩透波口布置方法与流程

本发明涉及航天技术中卫星技术领域，具体地，涉及一种适用于卫星透波需求的整流罩透波口布置方法，更为具体地，涉及一种适用于卫星用局部透波需求的整流罩透波口布置方法。

背景技术：

相比新一代运载火箭整流罩采用全透波材料制造，现役运载火箭的整流罩不完全采用全透波材料，因此，为了满足卫星在发射塔架上的测试需求以及运载火箭发射主动段地面测控站对卫星的遥测需求，需要在运载火箭整流罩的特定位置上的设计相应的透波口。在我国当前正由航天大国向航天强国迈进，卫星事业蓬勃发展的背景下，为卫星在发射前和发射过程中提供良好的测试条件以满足卫星快速发射的迫切需求，是卫星和运载火箭在总体设计过程中必须考虑的问题。对于非全透波的运载火箭整流罩，在其设计过程中为卫星方提供合理的透波口以满足卫星在塔架上的测试需求也具有相当的难度。透波口的设计与卫星天线的布局、塔架方位、测控站的方位、运载火箭的飞行姿态、地面跟踪站的位置等因素密切相关。我国现有的透波口布局一般采用单个天线对应相应单个透波口的的技术，不同规模卫星之间的透波口设计差异巨大，尚未形成系统的方法，不仅设计过程费时费力，无法满足当前卫星快速测试、快速发射的需求，而且导致整流罩开口多，位置和方向不合理，进而影响整流罩力学性能。现有方法难以满足当前卫星设计与发射需求，对卫星在整流罩上的透波口设计提出了苛刻的限制要求。目前，在公开的文献和资料中，关于透波口设计方法尚无记载。仅公开了一种《飞行器整流罩壳体》的实用新型专利(授权公告号：cn202130570u)，该实用新型提供了一种以玻璃纤维面板和芳纶纸蜂窝为材料的蜂窝夹层整流罩壳体结构，通过在特定位置设置透气孔，该整流罩壳体具有透波、承载、轻质、热防护和排气等功能。该方法是从复合材料应用以及减小装配工作量的角度提出的一种整流罩壳体设计方法。但是，当前我国现役运载火箭的整流罩的主体，从力学的承载性能和热防护性能的角度，大部分仍然采用铝合金铆接结构。为了满足卫星的地面测试和主动段跟踪遥测的需求，在保证整流罩力学性能的前提下，需要根据卫星上的天线位置在整流罩上的特定位置设计相应的透波口。因此，该文献与本文所介绍的发明方法是属于不同的技术领域。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于卫星透波需求的整流罩透波口布置方法。

根据本发明提供的一种适用于卫星透波需求的整流罩透波口布置方法，包括：运载火箭整流罩为非透波整流罩，在卫星1发射前，将透波口安装在运载火箭的整流罩6内；

透波口安装的位置：结合发射塔架9的方位、接收天线的发射塔架9上的位置和地面测控站10的位置，在运载火箭整流罩6上与卫星1上测试天线对应的位置设置相应的透波口；

透波口安装的方向和大小：根据天线视场8的大小和方向确定透波口的方向和大小。

优选地，所述测试天线的位置包括：根据卫星上测试天线的布局形式，将卫星上测试天线的布局归纳为：镜像对称和中心对称。

优选地，所述测试天线的镜像对称包括：镜像对称的天线包括接收天线3和发射天线4，安装在卫星1的同一侧成对工作。

优选地，所述测试天线的中心对称包括：中心对称的天线包括两个指向相反的测控天线a2和测控天线b5，互为备份。

优选地，所述镜像对称的测试天线布局形式设置相应的透波口包括：在镜像对称的两个天线视场与整流罩6上的公共区域内设置透波口7，结合发射塔架9上外部测试天线的方位和地面测控站10的方位，在预设的整流罩高度上确定透波口的大小和方向。

优选地，所述中心对称的测试天线布局形式设置相应的透波口包括：设置准中心对称的透波口，根据测控天线a2的视场在整流罩上设置透波口11，采用中心对称旋转变换，将已设置的透波口11旋转至测控天线b5对应整流罩6所在的同一母线上，然后结合中心对称的测试天线的相对高度、发射塔架9上外部测试天线的方位和地面测控站10的方位，确定另一副测试天线的透波口12在整流罩上的位置。

优选地，所述一种适用于卫星透波需求的整流罩透波口布置方法适用于多星串联发射的情形。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、在充分考虑了卫星与塔架的相对关系、天线在卫星上的布局形式、天线视场和地面测试天线之间的相对约束的基础上，本发明提供了一种满足卫星性能测试的运载整流罩透波口布局设计方法，归纳了卫星上天线的主要布局形式，通过使用对称和反对称等数学特征进行旋转和平移的变换，保证了卫星透波口设计的准确性与合理性。

2、本发明不仅保证了透波口设计的准确性，而且设计逻辑清晰，方法简单可行，便于操作实施，特别是可以推广到多星串联发射的情形，降低了透波口设计的复杂度；

3、本发明满足了卫星的总体任务要求，经仿真和试验证明，该技术有效可行。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明卫星天线的示意图；

图2为本发明塔架测试状态示意图；

图3为本发明运载发射主动段遥测状态示意图；

图4为本发明透波口在整流罩平面展开状态下布局示意图。

其中，1--卫星，2--测控天线a，3--接收天线，4--发射天线，5--测控天线b，6--整流罩，7/11/12--透波口，8--天线视场，9--发射搭架，10--地面测控站。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

针对现有技术的上述不足，本发明的技术解决问题是：针对非透波运载整流罩，开发出一种满足卫星测试需求、具有良好的操作工艺性、适应运载火箭主动段力学环境等性能约束的透波口布局技术。

根据本发明提供的一种适用于卫星透波需求的整流罩透波口布置方法，包括：运载火箭整流罩为非透波整流罩，在卫星1发射前，将透波口安装在运载火箭的整流罩6内；受到运载火箭整流罩为非透波材料限制，为满足卫星1在发射搭架9上的测试任务需求及入轨初期等阶段遥测需求设置透波口；

透波口安装的位置：结合发射塔架9的方位、接收天线的发射塔架9上的位置和地面测控站10的位置，在运载火箭整流罩6上与卫星1上测试天线对应的位置设置相应的透波口；根据天线指向、天线视场以及测试可操作性等因素共同确定透波口位置；

透波口安装的方向和大小：根据天线视场8的大小和方向确定透波口的方向和大小。天线视场8内需包含透波口；

针对镜像对称的卫星天线布局形式，提出了在两个卫星天线视场与整流罩上相交的公共区域内设计透波口，结合外部测试天线的方位和地面测试站的方位，在特定的整流罩高度上确定透波口的大小和位置，以满足天线的测试需求。针对中心对称的天线布局形式，与一般的针对单个天线设计单个对应的透波口的方式不同，本发明提出准中心对称的透波口设计方法，即根据其中一副天线的视场在整流罩上设计了透波口，采用中心对称旋转变换，可将已设计的透波口旋转至另一副天线与整流罩相对应的同一母线上，然后结合两副天线的相对高度、外部测试天线的方位和地面测试站的方位，确定另一副天线的透波口在整流罩上的位置。

如图1所示，具体地，所述测试天线的位置包括：根据卫星上测试天线的布局形式，将卫星上测试天线的布局归纳为：镜像对称和中心对称。

具体地，所述测试天线的镜像对称包括：镜像对称的天线包括接收天线3和发射天线4，安装在卫星1的同一侧成对工作。

具体地，所述测试天线的中心对称包括：中心对称的天线包括两个指向相反的测控天线a2和测控天线b5，互为备份。

如图2所示，具体地，所述镜像对称的测试天线布局形式设置相应的透波口包括：在镜像对称的两个天线视场与整流罩6上的公共区域内设置透波口7，结合发射塔架(9)上外部测试天线的方位和地面测控站10的方位，在预设的整流罩高度上确定透波口的大小和方向。所述外部测试天线是指外部与星上天线通信的天线；

具体地，所述中心对称的测试天线布局形式设置相应的透波口包括：设置准中心对称的透波口，根据测控天线a2的视场在整流罩上设置透波口11，采用中心对称旋转变换，将已设置的透波口11旋转至测控天线b5对应整流罩6所在的同一母线上，然后结合中心对称的测试天线的相对高度、发射塔架9外部测试天线的方位和地面测控站10的方位，确定另一副测试天线的透波口12在整流罩上的位置。

以上透波口设计考虑了同时满足运载火箭飞行主动段时地面跟踪站对卫星的遥测需求，如图3所示。

具体地，所述一种适用于卫星透波需求的整流罩透波口布置方法适用于多星串联发射的情形。

如图4所示，将整流罩上设计的透波口沿整流罩周向展开即可获取透波口在运载火箭整流罩上的设计平面图，结合运载火箭与卫星间的基准定义，可以生成透波口在整流罩上的详细设计图纸。

经仿真和试验证明，通过该技术可以有效解决卫星在发射塔架和运载火箭发射主动段的测试需求，为后续卫星的透波口设计创造了一种新的设计方法，该发明在本领域内应用将十分广泛。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。