[发明专利]曲面式柔性航天多功能结构计算机

说明书

本发明提供一种曲面式柔性航天多功能结构计算机，通过将电源、CPU、数据存储、人机交互、现场总线等功能电路重构成多个多芯片模块(MCM)及MCM插件；以航天器曲面结构确定该结构计算机的拓扑构型；再以该拓扑构型为基础设计柔性连接电缆，实现各MCM之间的柔性连接；最后将该系统与航天器曲面结构相结合，从而形成有源电子线路与航天结构机械构型相融合的新型一体化柔性多功能结构计算机。本发明实现了电控、热控与结构体的一体化设计，从而有效地解决了现有星载计算机设备中的体积臃肿问题，可大幅降低系统的寄生质量，提高功能密度，并扩大航天器的内部装载空间，特别适宜于一类具有结构轻量化和大装载空间要求的航天器。

技术领域

本发明涉及星载计算机技术领域，具体的涉及一种曲面式柔性航天多功能结构计算机。

背景技术

在当前航天器设计中，电子计算和控制功能、结构承载功能以及热控制功能等，往往都是通过各自独立设计的单一功能模块单元实现。例如，电子计算和控制用的电子设备黑盒子等，结构支撑和承载用的承载板、框架以及外壳等，以及热控制用的散热器和冷却板等功能部件都是单独地分开设计，最后在航天器内部采用螺纹副连接等机械接口方式进行表面装配与集成。

在上述现有的设计方式中，由于所用各种设备和功能模块单元的体积不规则，在航天器内部组装后会占据航天器内部的大量空间；此外，采用上述设计方法还需使用外部壳体结构作为电子设备的支撑、防护或封装，致使电子设备的体积较自身电路本身要大数倍甚至数十倍，从而给航天器带来了更多的附加寄生质量。因此，现有设计的一个显著缺点是，造成了空间资源紧张和结构质量过重的问题，已无法满足此类航天器的结构轻质化需求以及空间预算要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲面式柔性航天多功能结构计算机，该发明解决了现有技术中航天器组装完成后，内部空间被各种连接部件占据过多的技术问题。

本发明提供了一种曲面式柔性航天多功能结构计算机，包括：曲面支撑结构、柔性电路板层、MCM基板和多芯片模块层，曲面支撑结构包括内部中空的夹心材料层和分别设置于夹心材料层两相对端的复合材料外壁板和复合材料内壁板；柔性电路板层、MCM基板、多芯片模块层叠置于夹心材料层内；柔性电路板层设置于靠近复合材料内壁板一端的夹心材料层上，MCM基板设置于柔性电路板层的顶部，多芯片模块层设置于MCM基板上；多芯片模块层上设置多个芯片模块，各芯片模块之间通过柔性电路板层内的电路相连接。

进一步地，还包括用于使曲面式柔性航天多功能结构计算机具有热控制和电磁屏蔽功能的表面防护层，表面防护层罩设于多芯片模块层上。

进一步地，MCM基板与柔性电路板层通过焊接方式相连接；表面防护层与多芯片模块层通过粘结剂相连接。

进一步地，两两相邻多芯片模块之间相互间隔设置，两两相邻多芯片模块之间填充具有导热作用的填充材料。

进一步地，夹心材料层由聚甲基丙烯酰亚泡沫材料或铝制蜂窝状材料制成。

进一步地，柔性电路板层上设有多个用于安装MCM的MCM插槽。

进一步地，复合材料内壁板和复合材料外壁板均由10层单向板，按[0/90/0/90/0]方式对称铺设，单向板的厚度为0.2mm。

本发明的技术效果：

本发明提供的曲面式柔性航天多功能结构计算机，通过嵌入方式，将航天计算机的各个组成部件(包括芯片、电子线路及其支架、外壳、电连接器、结构封装、热控器件等)经功能重组构成多个MCM，再集成到曲面支撑结构(如航天器的圆筒式舱壁)中，从而形成有源电子线路与机械表面直接接触的一体化柔性电子设备结构，实现电子设备体积、重量以及成本的全面缩减。