[发明专利]基于卫星发射重量零配重的布局设计方法

权利要求书

1.一种基于卫星发射重量零配重的布局设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立卫星本体坐标系，按照卫星本体坐标系的X、Y、Z轴的方向将卫星的结构分解为不同的设备安装区域；

(2)将设备进行分类，根据设备的空间安装要求、设备间的功能关联关系将设备分为两类，其余设备分为第三类，将第三类设备定义为“自由砝码”；

(3)采用集中质量方法对设备进行建模，统计及计算设备的质量特性指标，包括：重量M，质心(X，Y，Z)，转动惯量I_x、I_y、I_z，惯性积I_xy、I_yz、I_zx，设备的质量特性在其本体坐标系下进行计量；

(4)针对每个安装区域，根据对称原则，在设备安装板上确定电缆网路和管路路径，将设备初步安装在电缆网路、管路路径之外的安装区域内，设备安放过程遵循重量大的设备布置在-Z侧的原则；

(5)根据步骤(4)的布局结果，计算卫星的质量特性，求解卫星质心偏差，以此作为布局调整的输入，其中，卫星质量特性目标要求为：X＝0，Y＝0，Z＝Z0，Z0为运载火箭对卫星的质心高度的约束值；

如果计算结果满足卫星质量特性目标要求，则结束；如果不满足卫星质量特性目标要求进行步骤(6)的调整；

所述步骤(5)中，在进行计算分析过程中设备质量特性的不确定性采用简化近似方法进行处理，其中设备重量M包含三个状态：重量下限值M1＝M(1-4％)，重量标称值M2＝M，重量上限值M3＝M(1+1％)，质心、转动惯量、惯性积保持不变；

根据计算结果进行以下判断：

若：X≤1，Y≤1，Z0+10＞Z＞Z0-10，布局满足要求；

若：10＞X＞1，10＞Y＞1，Z0+10＞Z＞Z0-10，卫星系统总体指标无其他额外要求，布局满足要求；

若：10＞X＞1，10＞Y＞1，Z0+10＞Z＞Z0-10，卫星系统总体指标有其他额外要求，进行步骤(6)布局调整；

若：Z≤Z0-10，或Z≥Z0+10，或X≥10，或Y≥10，进行步骤(6)布局调整；

(6)根据卫星质量特性计算结果，对不满足要求的方向进行布局调整；

所述步骤(6)中的调整方法选用以下五种的一种或几种的组合，具体如下：

对称调整方法，具体步骤如下：针对每个安装区域，在其需要调整的方向，将设备按照基准坐标轴依据静矩相等的原则进行调整；

等效对换方法，具体步骤如下：针对每个安装区域，在其需要调整的方向，选取安装面积近似，重量不同的设备进行位置互换；

单机设备集成优化方法，具体步骤如下：将部分设备集成为一个功能模块进行整合，优化原则为：整合前后，设备总共安装底面积减小，设备总计减小；将集成后的设备在质心需要调整的方向进行移动；

“自由砝码”调整方法，具体步骤如下：根据质量特性计算结果，针对每个安装区域，或者不同安装预期，采用“自由砝码”进行调整，以此来修正卫星质心；“自由砝码”设备的布局原则为其布置时机在工作后期，选择质心偏离的安装区域进行调整布置；

总装辅料调整方法，具体步骤如下：根据卫星质心的偏离方向，在相反反向的设备安装区域增加总装辅料的使用量来调整卫星的质心；

(7)布局调整后，返回步骤(5)，直至满足质量特性要求。