[发明专利]一种适于多层叠放的开敞式卫星构型

说明书

本发明公开了一种适于多层叠放的开敞式卫星构型，包括：平板、侧板A、侧板B、侧板C、侧板D、侧板E、侧板F、对接筒A、对接筒B、对接筒C、对接筒D和对接筒E。本发明通过卫星层叠压紧实现卫星组合体与运载的连接，避免了多星分配器的使用，进而节省了整流罩空间和运载能力。

技术领域

本发明属于航天技术领域，尤其涉及一种适于多层叠放的开敞式卫星构型。

背景技术

近年来，全球低轨通信星座领域发展有持续加速的态势。以一网(OneWeb)、 星链(StarLink)为代表的低轨星座项目建设不断推进，引领着一场信息基础 设施的巨大变革，给传统卫星设计、生产以及发射方式提出新的要求。

自1957年，第一颗人造卫星“斯普尼克”1号(Sputnik-1)上天以来， 全球研究和发射的卫星项目大多以单星为主，即使最大规模的星座系统，如“铱 星”(Iridium)、“全球星”(Globalstar)也不超过数十颗量级。根据项目规模大 小，卫星发射通常采用一箭一星或传统一箭多星的方式。据统计，2006年至 2015年的近10年间，国外实现一箭多星发射的次数共有156次(成功149次， 失败7次)，占运载火箭总发射次数的25.91％，平均每次发射3.95颗卫星。 对于一箭一星发射方式，卫星与运载对接后，卫星主承力结构设计要求具备足 够的刚度和强度以抵抗发射过载而不发生破坏。对于传统一箭多星发射方式， 为实现运载与多颗卫星的连接与分离，通常设计多星分配器。作为运载上面级 的延伸，多星分配器结构设计要求具备较好的刚度和强度分布，以保证安装在 不同位置的卫星均具有较好的载荷界面。而卫星方面与一箭一星发射方式类似， 仍需设计充分的刚度和强度裕度以抵抗发射过载。上述两种发射方式的共同点 在于：(1)卫星主结构整体要求承担发射过载；(2)分配器(如有)应满足一 定的强度和形状保持要求，以保证多颗卫星在发射阶段和入轨分离阶段不产生 碰撞。由此带来的弊端为：(1)卫星主承力结构占比较高，结构总质量较大； (2)壁挂式或托盘式的分配器与卫星组合方案降低了整流罩内部空间利用率， 同时分配器作为发射过程的服务模块，其可观的自身重量也浪费了部分运载能 力。

另外，在传统的卫星设计思想中，不管主承力形式是箱板式、承力筒式还 是桁架式，卫星通常设计成封闭式构型。卫星结构除承受载荷外，还承担热控 实施、空间环境防护等功能。采用封闭式构型，一方面对限制了总装操作空间、 束缚了测试方案的自由度，因舱板的反复开合的必需操作，无形中延长了卫星 总装进度和流畅度，也造就了传统卫星动辄几十个月的研制生产周期现状；另 一方面增加了结构材料的使用，额外降低了卫星的载干比。

自2012年Oneweb成立后，国内外多个低轨互联网星座计划相继提出， 如SpaceX公司的Starlink，Telesat公司的Telesat LEO，Amazon公司的Kuiper， 航天科技集团公司的鸿雁星座，航天科工集团公司的虹云工程，电子科技集团 公司的天地一体化信息网络，银河航天公司的Galaxy等，星座规模都达到数 百颗甚至成千上万颗量级，采用上述一箭一星或传统一箭多星发射方式，远远 不能满足短时间星座部署及低成本建设的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适于多层叠 放的开敞式卫星构型，通过卫星层叠压紧实现卫星组合体与运载的连接，避免 了多星分配器的使用，进而节省了整流罩空间和运载能力。