[发明专利]一种卫星动量轮群的安装支架

说明书

本发明涉及一种卫星动量轮群的安装支架结构设计方法，属于航天器结构技术领域。本发明涉及的安装支架结构设计方法，用于星上多个动量轮(称之为动量轮群)的一体化安装支架结构设计。本发明依据动量轮的三个平动自由度无约束的特点，开展易于动量轮群一体化安装的动量轮布局设计，据此获得灵活适应动量轮群布局且提供统一外部接口的动量轮群一体化安装支架结构，支架结构设计兼顾动量轮初始矢量方向、动量轮布局安全间距、动量轮连接、支架与星本体连接、优化减重以及电缆走向等多重卫星设计约束。安装支架结构一体化设计使得自身刚度更高，且便于星上动量轮群的统一管理，尤其适用于动量轮群的一体化减隔振设计。安装支架结构具有对动量轮群布局适应性强、承载能力高、模块化、可扩展性强、质量轻等特点。

技术领域

本发明涉及一种高度适应卫星动量轮群布局的安装支架结构设计方法，属于航天器结构技术领域，适用于卫星上多个动量轮群的一体化安装。

技术背景

卫星在轨运行时需要利用姿控执行部件，动量轮是一种典型的姿控执行部件，为保证卫星多个方向以及冗余备份的姿控执行设计，卫星利用多个动量轮即“动量轮群”来实现姿态控制。

当动量轮数量较少，常以分散形式独立安装于星上不同位置。此时，需要针对安装部位的结构进行特殊设计，以满足动量轮群安装强度及刚度要求。在卫星发射段，由于力学环境苛刻，安装结构往往需要进行特殊加强设计，以避免出现动量轮群响应过大的问题。当动量轮数量较多，采用分散形式独立安装将直接导致局部结构重量增加，同时对周围结构的抗力学环境设计也会产生较大影响。

近年来，在发展迅速的军事遥感卫星领域，为满足卫星较高的姿态机动需求，采用动量轮作为姿控执行部件时，其数量比常规卫星显著增加，一般都在五个以上。若采用以往的分散安装形式，则对局部结构的加强设计带来较大难度，且会显著影响到整星的布局设计。同时，为满足军用卫星高分辨率相机成像精度要求，需要针对动量轮群的支撑环节进行减隔振设计，以降低动量轮群工作时产生的扰动对整星姿态的影响。此时多个动量轮群如果仍采用分散形式安装则需要对各自进行单独的减隔振设计，这对卫星局部结构设计、整星布局以及减隔振设计来说实现难度较大，且无法实现卫星减隔振系统的一体化设计。

综上，传统的动量轮群分散独立安装形式及其安装结构设计具有以下不足：

(1)需要对每个动量轮群的安装部位进行各自加强设计，导致结构增重过大，且影响到安装部位周边结构设计。

(2)需要对动量轮群相应的电缆布局进行单独设计，则其安装及拆卸等对星上影响范围较大。

(3)动量轮群的减隔振设计需要单独设计，导致减隔振系统重量增加且不利于减隔振系统的整体设计。

(4)当动量轮群数量变化时，会直接影响卫星整星布局设计，即分散式安装相应安装结构无法实现可扩展设计。

发明内容

(1)技术问题

本发明解决的技术问题是：

a)需要同时提供星上多个动量轮的安装接口，满足其初始矢量方向要求(包括动量轮群中各动量轮初始矢量方向完全相同或不完全相同)，并保证满足卫星发射及在轨运行等各个阶段的力学载荷。

b)需要满足星上动量轮群的模块化管理，便于动量轮群的整体安装等各种操作，同时满足星上动量轮群的统一减隔振设计需求。

c)安装支架结构需要具有一定的可扩展性，可满足不同数量要求的动量轮群安装结构设计。

d)安装支架结构需要具有一定的开敞性，对于动量轮群各种初始矢量方向角度条件下的安装及其相关电缆布置具有较好的适应性。

(2)技术方案

本发明针对传统动量轮群分散独立安装的不足，通过设计一体化安装支架结构，给出详细解决方案。