[发明专利]可替换航天器推进模块

说明书

本发明公开了一种可替换航天器推进模块，属于航天器技术领域，推进模块设置功能相对独立的结构模块使得推进系统结构与平台其他舱段结构在空间上解耦，同时推进系统管阀件按照功能进行模块化划分，实现模块的批量化快速研制和地面灵活选配替换；推进模块的主承力结构为桁架式外承力体系且位于模块的最外层；推进模块的上方通过配置具备特定分离对接功能的机构实现分离解锁和快速对接功能。本发明能够提高平台快速研制和地面灵活替换能力、平台接口及推进系统配置的灵活性，同时提高航天器在轨任务扩展能力。

技术领域

本发明属于航天器技术领域，具体地涉及一种具备地面和在轨替换功能的航天器推进模块。

背景技术

随着航天事业的蓬勃发展，适应航天器快速应急装备成为常态，提出航天器设计应具备模块化的特点，以实现批量化投产选配和快速并行研制；同时，航天器应用方向也逐渐呈现出多样化，长期在轨运行的多任务需求，提出推进剂消耗后模块整体应具备在轨分离和对接替换的功能，以实现航天器在轨推进系统延寿。

由于推进系统携带的推进剂一般重量占比较大，因此贮箱布局多直接或者靠近主承力结构，各种功能阀体、压力传感器、过滤器等通过隔板或者壁板等次结构连接到主承力结构上。目前国内外传统的航天器构形多采用的是箱板混合式或中心承力筒式主承力结构，面向后续快速研制和在轨推进系统延寿需求，该类航天器平台的弊端愈发凸显，具体体现在以下几个方面：

1、平台布局耦合，难以适应批量化快速研制和地面灵活替换。现有平台虽然在构形布局设计时采用了模块化的设计理念，但主要还是将平台和载荷分离，平台部分在空间上界限并不清晰,推进分系统与其他平台设备布局耦合，无法提前开展批量化投产，也在应对特定状况时无法实现地面快速整体替换。

2、平台承力体系难以实现灵活配置。采用箱板式混合承力结构的平台，如美国的A2100平台、我国的CAST2000平台等，由于箱板式结构自身承载能力有限，难以实现推进系统的灵活扩展；采用中心承力筒主承力体系的平台，如我国DFH-4E平台、美国劳拉公司的LS-1300平台等，推进系统与其他平台设备布置在中心承力筒内，导致在承力筒内特定的空间约束下，贮箱、气瓶的安装包络受限，携带推进剂总量可调整范围小，无法携带大容量的推进剂或者携带大容量推进剂会导致整体高度较高。

3、平台不具备推进系统快速整体在轨替换功能。现有平台分系统间耦合布局，导致推进剂在轨耗尽后推进系统整体无法进行在轨分离解锁、对接替换，难以快速适应航天器推进系统在轨延寿功能需求。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有航天器平台布局耦合、研制过程复杂及周期长的不足，本发明提供一种模块化理念的推进模块，提高平台快速研制和地面灵活替换能力；针对现有航天器平台推进系统配置局限性大的问题，提供一种桁架式外承力体系，提高平台接口及推进系统配置的灵活性；面向航天器在轨推进系统延寿需求，提供一种推进模块在轨分离解锁和快速对接的整体替换功能，提高航天器在轨任务扩展能力。

一种可替换航天器推进模块，所述推进模块设置功能相对独立的结构模块使得推进系统结构与平台其他舱段结构在空间上解耦，同时推进系统管阀件按照功能进行模块化划分，实现模块的批量化快速研制和地面灵活选配替换；所述推进模块的主承力结构为桁架式外承力体系且位于模块的最外层；所述推进模块的上方通过配置具备特定分离对接功能的机构实现分离解锁和快速对接功能。

进一步地，所述推进模块为多面体结构，具体数量由运载火箭接口及所对接的设备舱结构型式共同确定。

进一步地，所述推进模块包括上框、下框、桁架组件、竖隔板组件、外板组件和贮箱支架；

所述桁架组件位于最外层，桁架组件的上端连接上框的设备舱对接点，下端连接下框的星箭对接点，所述贮箱支架直接安装于下框上，所述竖隔板组件安装在贮箱支架上并将推进模块内部划分成多个独立的空间，所述外板组件安装在桁架组件形成的间隙中并将间隙进行封闭。