CN108860659A - 一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星 - Google Patents

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何德华
朱宇
徐明明
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    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/222—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state
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Abstract

本发明公开了一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，充分利用平板相控阵天线本身的结构，作为“平台结构”的主体，为微波载荷卫星的构形设计提供了一种新的设计思路。该卫星构形去掉了常规的平台结构，复用平板相控阵天线结构，不仅能够大幅减重，而且大大地提高了结构的效率，载重比较高。这对于卫星的设计来说，非常有利。

Description

一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星
技术领域
本发明属于卫星总体设计技术领域，具体涉及一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星。
背景技术
卫星构形是指卫星整体基本的空间构架和形式，满足研制、发射、运行到返回(对返回式卫星)的卫星整个生命周期内不同要求的总体空间布局、形状与外廓尺寸等。卫星构形的设计主要受几个因素的约束：有效载荷、轨道特性、姿态控制方式和运载火箭等。其中，有效载荷是其主导因素，卫星的构形必须以满足有效载荷的要求为前提。
在当前的卫星构形设计中，通常是选择某一平台，以此平台结构为主体，将微波载荷天线安装到平台结构上。如专利[一种低轨遥感卫星的构型及其安装方法CN102372092A]、[装载双反射面大型可展开天线的卫星构型CN105501471A] 以及微小卫星[八边形体装电池阵立柱式微小卫星构型CN102009746A]都体现出这种思想。卫星的平台与微波载荷天线存在明显的界面，甚至为了分工的需要，将平台与微波载荷天线进行分割。这种对于大部分卫星是适用的，但对于某些载荷天线，结构形式发生了变化，如果仍然采用传统的平台与载荷舱的模式，使得卫星构形的设计质量不高，如载重比不高，结构效率低下，优化空间有限。对微波载荷天线平板相控阵来说，亦是如此。
对于平板相控阵天线而言，由于SAR成像的需要，通常方位向的尺寸较大，天线本身具有结实的框架结构。因此，考虑基于相控阵天线的星本体设计，将相控阵天线本身作为平台结构，进行一体化设计。在《Spacecraft antennas and beam steering methods forsatellite communication system》(United States Patent， Patent Number:5642122)中，体现了一个类似的想法，不过，重点是针对通讯需求，而不是卫星构形设计，而且天线体制、天线形式、天线结构以及展开设计有着极大区别，可实现性极差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，能够大幅降低卫星重量，并提高结构的利用率。
一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，采用平板相控阵天线作为搭载平台，承载卫星配置的设备；所述平板相控阵天线分成三部分，并可收拢成空心三棱柱状。
较佳的，所述平板相控阵天线的三部分通过铰链结构连接。
进一步的，还包括圆环形的对接段，对接段下端面与运载火箭连接；平板相控阵天线的三个部分，每个部分的下端面均设置两个运载接口，六个运载接口在同一个圆周上，并与对接段上端面对应位置的接口连接。
较佳的，卫星配置的太阳翼设置在平板相控阵天线的侧面上。
较佳的，所述太阳翼通过设置在平板相控阵天线框架上的展开机构连接。
较佳的，卫星配置的设备布局在收拢后的平板相控阵天线内部空间。
较佳的，平板相控阵天线的侧面上预埋有机械接口。
较佳的，平板相控阵天线的侧面上嵌入有电气插槽接口。
本发明具有如下有益效果：
本发明充分利用平板相控阵天线本身的结构，作为“平台结构”的主体，为微波载荷卫星的构形设计提供了一种新的设计思路。该卫星构形去掉了常规的平台结构，复用平板相控阵天线结构，不仅能够大幅减重，而且大大地提高了结构的效率，载重比较高。这对于卫星的设计来说，非常有利。
附图说明
图1为本发明的卫星在收拢状态示意图；
图2为本发明的卫星在轨展开状态示意图；
图3为卫星构形设计流程图；
图4为本发明的卫星与运载的接口示意图；
其中，1-平板相控阵天线，2-太阳翼，3-展开机构，4-测控天线，5-敏感器，6-对接段，7-设备，8-机械接口，9-运载接口。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
对于以平板相控阵天线为载荷的卫星，尤其是小卫星，平台设备少、设备集成度高、设备接口简单、易于布局和装配。此外，随着元器件的发展，元器件小型化、集成度也高，简化了设备的配置，对平台资源(重量、功耗、空间) 的需求大幅降低，直接降低了对平台结构的硬性需求，使得利用平板相控阵天线本身作为“平台结构”成为可能。
本发明基于可展开平板相控阵天线开展载荷平台一体化卫星构形设计，取消了传统“搭积木”式的平台结构和载荷舱结构，直接复用平板相控阵天线本身的结构，开展卫星的构形设计，同时根据设备布局需求，对结构进行改进设计，增加接口，使之适应机电热一体化设计。另一方面，平板相控阵采用三角形折叠，发射状态时收拢，具备稳定的力学，而且三棱柱中部的空间构成“舱”，为设备的布局和安装提供了空间。
本发明的构形设计流程如图4所示，但本发明不对任务需求、约束条件(运载火箭和轨道要求等)作详细分析，对微波天线体制直接选择本发明考虑的平板相控阵天线体制。下面主要对本发明的特点进行详细的描述。
根据运载火箭整流罩约束，充分利用整流罩包络，进行计算，将平板相控阵天线进行模块划分。考虑到三角形是一个稳定结构，具备较好的横向抗力学特性，在发射状态，整个一体化结构横向基频能够满足要求。因此，将平板相控阵天线分为三部分，三个部分通过铰链机构折叠为一个空心三棱柱，如图1和图2所示，其中三部分等长是最优的划分方式。
对平板相控阵天线开展折叠设计：根据平板相控阵天线的精度要求(平面度、间隙等)，设计铰链展开机构。铰链展开机构需要同时满足发射时锁定、入轨后展开的功能。
与运载的接口设计：由于卫星接口直径与运载火箭接口指定不同，因此采用圆环形的变口径的对接段，作为运载火箭与卫星之间的过渡连接结构，实现运载火箭圆形接口与非圆接口的对接。平板相控阵天线的三个部分，每个部分的下端面均设置两个机械接口9，共六个机械接口9在同一个圆周上，六个机械接口9与对接段上对应位置接口连接，形成运载火箭与卫星之间的过渡连接结构；平板相控阵天线下端面与对接段上端面通过六点传力连接，是一种稳定的传力形式，见附图4。六点传力的传力结构，不仅要满足发射状态，而且要满足入轨后分离。
太阳翼布局设计：太阳翼可根据需求设计，对于太阳同步轨道，可直接利用平板相控阵天线的一面，作为太阳翼的安装固定面。展开机构可直接设置在接近四个角的框架上，此处的刚度较高，力学环境较好，有利于发射状态。入轨后展开270°，然后锁定，在太阳翼与平板相控阵天线框架之间形成固定式连接，同时可建立良好的在轨力学环境。
设备布局：在发射状态，三块平板相控阵天线折叠为空心三棱柱，中部形成的空间可以看作设备“舱”，用于电源等设备布局，按照设备包络尺寸大小，合理布局和放置。平板相控阵天线框架的上、下面(见附图1)，可用于测控天线4、敏感器5等要求视场的设备布局。
平板相控阵天线的多功能一体化接口设计：对于平板相控阵天线，可充分利用其主体结构，开展机电热的一体化设计，充分考虑电缆走向、电连接器的插拔空间，可以保证结构空间的紧凑、合理。尤其是机械接口8，采用预埋或一体化制造的方式实现。用于连接天线、支架、敏感器、展开机构等；对于线路或部分电路板，可采用嵌入结构的方式或预埋电气插槽接口的方式实现。
对平板相控阵天线的框架结构进行优化设计：通过前述步骤初步确定卫星的构形布局，然后建立整星的结构动力学模型，进行发射状态的结构静力学和动力学分析，尤其是通过动力学分析，获得一体化结构的刚度等是否满足要求，主传力路径设计是否合理，再进行优化改进。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，采用平板相控阵天线作为搭载平台，承载卫星配置的设备；所述平板相控阵天线分成三部分，并可收拢成空心三棱柱状。
2.如权利要求1所述的一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，所述平板相控阵天线的三部分通过铰链结构连接。
3.如权利要求1所述的一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，还包括圆环形的对接段，对接段下端面与运载火箭连接；平板相控阵天线的三个部分，每个部分的下端面均设置两个运载接口，六个运载接口在同一个圆周上，并与对接段上端面对应位置的接口连接。
4.如权利要求1所述的一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，卫星配置的太阳翼设置在平板相控阵天线的侧面上。
5.如权利要求4所述的一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，所述太阳翼通过设置在平板相控阵天线框架上的展开机构连接。
6.如权利要求1所述的一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，卫星配置的设备布局在收拢后的平板相控阵天线内部空间。
7.如权利要求1所述的一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，平板相控阵天线的侧面上预埋有机械接口。
8.如权利要求1所述的一种基于可展开平板相控阵天线的一体化卫星，其特征在于，平板相控阵天线的侧面上嵌入有电气插槽接口。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109413964A (zh) * 2018-12-14 2019-03-01 北京无线电测量研究所 一种与卫星平台结构热控一体化的星载相控阵雷达载荷
CN109850185A (zh) * 2019-02-19 2019-06-07 上海卫星工程研究所 装载可展开天线与多光学相机的卫星结构
CN111934746A (zh) * 2020-07-31 2020-11-13 上海卫星工程研究所 低轨卫星与其他高、低轨卫星星间通信一体化方法及设备
CN112265656A (zh) * 2020-09-23 2021-01-26 北京空间飞行器总体设计部 面向大长度天线的集装收纳式在轨组装装置及方法
CN112531315A (zh) * 2020-11-27 2021-03-19 浙江大学 一种星载相控阵天线同步展开机构
CN113371230A (zh) * 2021-07-30 2021-09-10 长沙天仪空间科技研究院有限公司 航天飞行器展开机构
CN114212277A (zh) * 2021-12-06 2022-03-22 航天东方红卫星有限公司 一种高机动低结构重量的卫星构型

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642122A (en) * 1991-11-08 1997-06-24 Teledesic Corporation Spacecraft antennas and beam steering methods for satellite communciation system
CN102009746A (zh) * 2010-11-08 2011-04-13 航天东方红卫星有限公司 八边形体装电池阵立柱式微小卫星构型
CN104443431A (zh) * 2014-10-23 2015-03-25 上海卫星工程研究所 三角形卫星构型、系统及装配方法
CN104648693A (zh) * 2014-12-23 2015-05-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 用于平台载荷一体化的卫星结构
CN105501471A (zh) * 2015-12-16 2016-04-20 上海卫星工程研究所 装载双反射面大型可展开天线的卫星构型
CN106477072A (zh) * 2016-11-09 2017-03-08 上海卫星工程研究所 多型载荷应用卫星构型
US20170233110A1 (en) * 2013-03-15 2017-08-17 The Boeing Company Component Deployment System
CN107244427A (zh) * 2017-05-31 2017-10-13 北京空间飞行器总体设计部 一种主结构变构型卫星平台

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642122A (en) * 1991-11-08 1997-06-24 Teledesic Corporation Spacecraft antennas and beam steering methods for satellite communciation system
CN102009746A (zh) * 2010-11-08 2011-04-13 航天东方红卫星有限公司 八边形体装电池阵立柱式微小卫星构型
US20170233110A1 (en) * 2013-03-15 2017-08-17 The Boeing Company Component Deployment System
CN104443431A (zh) * 2014-10-23 2015-03-25 上海卫星工程研究所 三角形卫星构型、系统及装配方法
CN104648693A (zh) * 2014-12-23 2015-05-27 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 用于平台载荷一体化的卫星结构
CN105501471A (zh) * 2015-12-16 2016-04-20 上海卫星工程研究所 装载双反射面大型可展开天线的卫星构型
CN106477072A (zh) * 2016-11-09 2017-03-08 上海卫星工程研究所 多型载荷应用卫星构型
CN107244427A (zh) * 2017-05-31 2017-10-13 北京空间飞行器总体设计部 一种主结构变构型卫星平台

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何德华等: "具有大型微波天线的卫星构型设计综述", 《航天器工程》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109413964A (zh) * 2018-12-14 2019-03-01 北京无线电测量研究所 一种与卫星平台结构热控一体化的星载相控阵雷达载荷
CN109850185A (zh) * 2019-02-19 2019-06-07 上海卫星工程研究所 装载可展开天线与多光学相机的卫星结构
CN109850185B (zh) * 2019-02-19 2020-10-09 上海卫星工程研究所 装载可展开天线与多光学相机的卫星结构
CN111934746A (zh) * 2020-07-31 2020-11-13 上海卫星工程研究所 低轨卫星与其他高、低轨卫星星间通信一体化方法及设备
CN111934746B (zh) * 2020-07-31 2022-03-18 上海卫星工程研究所 低轨卫星与其他高、低轨卫星星间通信一体化方法及设备
CN112265656A (zh) * 2020-09-23 2021-01-26 北京空间飞行器总体设计部 面向大长度天线的集装收纳式在轨组装装置及方法
CN112265656B (zh) * 2020-09-23 2021-12-07 北京空间飞行器总体设计部 面向大长度天线的集装收纳式在轨组装装置及方法
CN112531315A (zh) * 2020-11-27 2021-03-19 浙江大学 一种星载相控阵天线同步展开机构
CN113371230A (zh) * 2021-07-30 2021-09-10 长沙天仪空间科技研究院有限公司 航天飞行器展开机构
CN113371230B (zh) * 2021-07-30 2024-05-07 长沙天仪空间科技研究院有限公司 航天飞行器展开机构
CN114212277A (zh) * 2021-12-06 2022-03-22 航天东方红卫星有限公司 一种高机动低结构重量的卫星构型
CN114212277B (zh) * 2021-12-06 2023-11-10 航天东方红卫星有限公司 一种高机动低结构重量的卫星构型

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