一种星座卫星的构型的制作方法

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种星座卫星的构型。

背景技术：

卫星的构型布局设计是指把卫星上各分系统的单机、仪器设备及零部件有机地连接在一起，从而为各个分系统提供一个良好的工作基础，以构成一颗完整的卫星，合理的卫星构型可以使得卫星适应火箭的安装，尤其在一箭多星发射的情况下，适应运载给定的包络空间，并承受火箭发射及星箭分离所产生的力学环境。

随着航天技术的发展，越来越多的卫星星座项目得到启动和应用。所述卫星星座项目是指将数十颗到数百数千甚至上万颗功能相同或相近的卫星在轨组成网络，共同实现对地面的覆盖，开展通信、导航和遥感等任务。组成卫星星座的卫星通常包括多个有对地或对天安装的需求天线、光学载荷等单机以及较大功耗的单机设备，因此，这类卫星需要较大的对地面和对天面，以及足够大的面积进行辐射散热。此外，由于组成星座的卫星通常采用一枚火箭发射多颗卫星，因此，一方面来说，这就要求卫星要采用紧凑的卫星构型和多星布放方式，紧凑地安装布局在火箭有限的整流罩空间内，以充分利用火箭内的空间；另一方面，为了抵抗火箭发射时的振动，特别是横向的剪切力，卫星之间的连接方式应简单高效。同时，由于各个卫星的功能相同或相近，为了提高生产效率，卫星的构型设计应满足卫星快速装配的需求，以适应多星的批量生产线。

传统的卫星，例如spacex发射的铱星、oneweb公司生产的卫星以及我国的北斗卫星，其构型一般采用梯形截面或长方形截面的细高型构型，在一层上布置多颗卫星，并采用多星适配器的形式连接各颗卫星。这种构型均为三维立体结构，在应用中存着以下问题：

1.对地面和对天面积紧张，往往难以满足多个天线或光学载荷的视场要求，同时使得卫星大功率载荷散热面积小；

2.装配相对复杂，生产效率不高；

3.在火箭中安装时，每颗卫星都需要与火箭连接的适配器的火箭支架，空间利用率不高，同时，由于卫星高度高，布置层数多时，会超出火箭整流罩的包络。

技术实现要素：

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种星座卫星的构型，包括由n块不同规格尺寸的材料板形成的壳体，其中，n为自然数，所述壳体为腔式结构，所述壳体的底面最长的包络边长与壳体的高度之比不小于3。

进一步地，所述壳体的内部布局的卫星单机的重量不少于卫星总重量的一半。

进一步地，所述壳体的内部布局的卫星单机的数量不少于卫星单机总数量的一半。

进一步地，所述壳体的材料为蜂窝板和/或金属板和/或碳纤维板和/或框架。

进一步地，所述壳体的底板为一块完整的材料板。

进一步地，所述构型还包括星间连接结构，所述星间连接结构布置于腔体的外侧，包括四个下凸耳以及四个上凸耳。

进一步地，所述上凸耳及所述下凸耳均包括抗剪环。

本发明提供的一种星座卫星的构型，为平板式的腔体结构。所述腔体结构的外部可以安装具有视场要求的卫星单机，可以满足多个天线或光学载荷的视场要求，此外，其底面及顶面均可作为散热面，面积大，散热效果好。而在卫星的内部采用二维平面布局，不少于一半重量或数目的卫星单机布局安装在同一块结构板的一层内，相较于传统卫星的三维立体布局结构，装配更为方便，可以进行高效的批产装配。另一方面，所述卫星构型厚度小，并采用了带抗剪环的上下凸耳实现与运载及上下层卫星的连接，充分利用了火箭内部空间的同时，还提高了火箭发射时抗横向载荷的能力。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的壳体示意图；

图2示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的底板布局区域的示意图；

图3示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的外部布局示意图；

图4示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的主散热面示意图；

图5示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的辅助散热面示意图；

图6示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的星间连接结构示意图；

图7示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的多星连接示意图；以及

图8示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的抗剪环结构示意图。

具体实施方式

以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。

本发明针对一箭多星发射和批量生产需求的星座卫星，设计了一种星座卫星的构型，所述构型为平板式腔体结构，由n块不同规格尺寸的材料板组装形成壳体，其中，n为自然数，所述壳体的底面最长的包络边长与壳体的高度之比不小于3。在本发明的一个实施例中，所述壳体的材料为蜂窝板和/或金属板和/或碳纤维板和/或框架，且所述壳体的底板为一块完整的材料板，其形状可以是长方形，也可以是正方形或者其他异形。图1示出本发明一个实施例的一种星座卫星的构型的壳体示意图，图1中示出的壳体101的底板111为长方形，所述壳体101的长度l不小于所述壳体101的高度h的3倍，宽度b的取值为小于或等于l的任意值。

为了降低装配难度，在本发明的实施例中，采用二维平面布局，即将大多数的卫星单机布局于所述壳体内部的底板的一层内，所述底板112上可安装卫星单机的区域112如图2所示。在本发明的一个实施例中，所述壳体的内部布局的卫星单机的重量不少于卫星总重量的一半。在本发明的又一个实施例中，所述壳体的内部布局的卫星单机的数量不少于卫星单机总数量的一半。如图2及3所示，一些具有视场要求的卫星单机布局于所述壳体的外部，例如图中所示的光学设备021、022、023、024、025及026，通信天线031、032、033及034以及一些敏感器设备等。各个卫星单机并不限定于安装在指定区域，可以适应性地调整卫星单机的布局，合理分配壳体内部及外部的设备排布。

所述构型的壳体的底板111的外侧通常少量布局卫星的通信天线或有对天需求的单机，因此，可作为大功耗通信天线的主散热面，如图4所示，所述构型的顶板113则可作为辅助散热面，如图5所示。

所述星座卫星发射时，通常采用一箭多星的形式，因此，在本发明的一个实施例中，所述构型还包括如图6所示的星间连接结构，采用所述星间连接结构，卫星可以层叠式地安装在火箭上。如图6所示，所述星间连接结构布置于腔体的外侧，包括下凸耳121以及上凸耳122，所述上凸耳及下凸耳分别有四个。当单星发射时，通过四个底层的下凸耳与火箭连接；以及，当一箭多星发射时，如图7所示，卫星采用层叠式安装在火箭上，通过底层的四个下凸耳与运载或者下层卫星连接，通过上凸耳与叠放在其上层的卫星连接。为了提高火箭发射时抗横向载荷的能力，在本发明的一个实施例中，所述上凸耳及所述下凸耳设置了如图8所示的抗剪环结构123实现连接。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。