[发明专利]一种模块化可重构的微纳卫星结构

说明书

技术领域

本发明涉及航天卫星领域，尤其涉及一种模块化可重构的微纳卫星结构。

背景技术

进入21世纪以来，随着计算机、新材料、微纳米、微电子机械、高密度能源以及新型空间推进技术的迅速发展，微纳卫星以一种全新的概念、崭新的设计思想成为航天领域最活跃的研究方向。微纳卫星以“更快、更好、更省”为发展目标，大量采用高新技术，具有功能密度与技术性能高、投资与运营成本低、灵活性强、研制周期短、风险小等优点。微纳卫星重量轻，通常作为大型发射任务的附属载荷，免于高成本的大型发射运输工具，使其发射成本显著降低，并且可以实现灵活、机动、快速的发射。近些年，微纳卫星得到快速发展。

从2011年至2012年7月底，全球共发射232颗微纳卫星，占全球卫星发射总数的22.8%。目前，微纳卫星已广泛应用于对地观测、电子侦察、通信、导航、空间攻防、空间目标跟踪、在轨服务、战术快响、空间科学探测、空间天气、深空探测和新技术试验等领域，并且已成为空间系统的重要组成部分。

然而，传统的航天器结构设计方法是面向任务的，由用户需求驱动，任务和功能比较单一，研制周期相对比较长，不适合微纳卫星的“更快、更好、更省”的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化可重构特性的微纳卫星结构，结构的适应性通过选择合适的模块化部件来实现，部件本身不需要改变，能够针对不同的航天任务，进行卫星结构的快速装配、集成和测试。 

为达上述目的，本发明所采用的技术方案是：基于标准化、模块化思路，设计一组相互配套的可替换的基础部件，可以根据任务的需求实现卫星结构的快速设计和快速组装、集成和测试。基础部件主要由侧面板，半侧面板，上顶板，下底板和板间联接件组成。侧面板和半侧面板集成单机和载荷的标准接口，具备完全可重复特性；两者之间的不同是侧面板上安装了大部分的子系统，而半侧面板上主要提供备用的开孔和为小型单机提供固定位置。上顶板和下底板的设计依赖于具体的任务，只要将安装设备的标准化接口集成在该两种基础部件上，对于同样的侧面板和半侧面板结构，可以实现模块化批量生产。

若干个侧面板与半侧面板通过板间联接件连接，形成微纳卫星结构的侧面，所述下底板分别与侧面板与半侧面板通过板间联接件连接，形成微纳卫星结构的底面，所述上顶板分别与侧面板与半侧面板通过板间联接件连接，形成微纳卫星结构的顶面。

本发明的进一步技术方案是：侧面板的设计要使得所有的子系统集成在卫星平台的内部，同时在侧面板外部安装太阳能电池片。半侧面板为单机和载荷提供无遮挡的视场，或者安装小型设备和单机，如推进器喷嘴、天线和太阳敏感器等。只要提供针对单机和载荷的标准接口，侧面板和半侧面板都可以是完全重复的模块。侧面板尺寸设计的依据是根据卫星所需的太阳能电池片的面积。半侧面板为设备提供安装面，对于有视场要求的设备，还要在给定方向提供安装点。对于半侧面板，设备既有可能被安装在内表面，也有可能安装在外表面。因此，要在半侧面板上预先定义开孔，使其成为结构的一个组成部分，当不需要开孔时，可以很容易地根据需要移除。

本发明的进一步技术方案是：上顶板用来封闭卫星平台，安装载荷，并提供天线的接口，对于载荷装在内部的情况还要安装太阳能电池片；下底板用来安装发射接口或推进系统。

本发明的进一步技术方案是：联接件采用角支架，其特点是容易批量生产，设计灵活，可根据需要切割到一定长度。

本发明的进一步技术方案是：由于结构分系统与其他所有分系统相接触。本发明不涉及发射装置和弹出装置，考虑了除发射接口外的所有接口。

本发明的技术效果在于：设计一种模块化可重构的新型微纳卫星结构，由一组相互配套的可替换的基础部件组成，可以根据任务的需要实现快速设计和快速组装，集成和测试，降低卫星系统设计的复杂度，减少重复研发费用，缩短研制周期，提升微纳卫星的灵活性。

附图说明

图1A是本发明模块化可重构的微纳卫星结构侧面板结构示意图；

图1B本发明模块化可重构的微纳卫星结构半侧面板结构示意图；

图1C是本发明模块化可重构的微纳卫星结构上顶板结构示意图；

图1D是本发明模块化可重构的微纳卫星结构下底板结构示意图；

图1E是本发明模块化可重构的微纳卫星结构板间联接件结构示意图；

图2A为本发明近点轨道卫星平台外部结构示意图，其为不含推进系统的可执行于近地轨道任务的卫星平台；

图2B为本发明近点轨道卫星平台内部结构示意图；