适用于卫星变轨发动机的支架结构的制作方法

本发明涉及卫星大型平台结构设计领域，具体地，涉及一种适用于卫星变轨发动机的支架结构，尤其是一种适用于高轨卫星变轨发动机的轻量化支架结构。

背景技术：

卫星变轨多依赖于卫星中所安装的大推力发动机。目前，政治、经济、国防等对卫星提出了越来越高的要求，使得卫星朝着高稳定、高精度、高分辨率方向发展，这除了对大型卫星发动机提出了更高的性能要求之外，同样对于发动机用支架结构提出了更加苛刻的要求。由于高轨卫星变轨过程需要较大推力，发动机点火时安装支架需要能够承受严苛的高温载荷及加速度载荷，对于结构的刚度、强度、耐热性、安装精度等均提出极高的要求。除此之外，目前发动机支架所采用的钛合金材料存在重量较大的问题，需要对结构进行进一步的轻量化设计。

因此，针对于卫星变轨发动机，设计一种轻量化、高刚度、高强度、耐高温的发动机支架结构成为卫星发展亟待解决的问题。

公开号为cn208962860u的专利文献公开了一种发动机悬置支架，包括呈筒状的支架本体，其特征是，所述的支架本体左侧连接有支架一，所述的支架本体的右侧连接有支架二，所述的支架一上设有螺母，所述的支架二上设有螺钉，所述的螺钉旁设有用于夹紧螺钉的夹紧装置。本发明克服了现有技术中存在的传统的发动机后悬置支架在汽车行驶过程中容易与发动机产生强烈振动导致发动机后悬置支架使用寿命较短的问题。本发明具有安装方便、稳定性高、安全性高和使用寿命长等优点。但是此装置结构复杂，不能实现轻量化设计。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于卫星变轨发动机的支架结构。

根据本发明提供的适用于卫星变轨发动机的支架结构，包括发动机安装法兰、支架撑杆组件、以及紧固件，所述支架撑杆组件包括接头与支撑杆，所述支撑杆的一端设置有撑杆耳接，支撑杆的另一端连接接头，所述支撑杆的撑杆耳接通过紧固件连接发动机安装法兰。

优选地，所述发动机安装法兰的一侧设置有发动机安装接口，发动机安装法兰的另一侧设置有支架撑杆组件安装接口，所述发动机通过发动机安装接口安装在发动机安装法兰上，所述支架撑杆组件通过支架撑杆组件安装接口安装在发动机安装法兰上。

优选地，所述支架撑杆组件安装接口在发动机安装法兰上的位置相较于发动机安装接口在发动机安装法兰上的位置靠近边缘。

优选地，所述撑杆耳接与所述支撑杆之间具有夹角。

优选地，所述撑杆耳接与所述支撑杆一体成型。

优选地，所述支撑杆的截面为环形截面。

优选地，所述支撑杆的数量至少为三个，所述多个支撑杆沿发动机安装法兰周向均匀设置，并于发动机安装法兰所在平面具有夹角。

优选地，所述接头包括相互连接的管套和接耳，所述管套连接支撑杆，所述接耳连接卫星。

优选地，所述接头的管套通过胶接和/或铆接连接支撑杆。

优选地，所述支撑杆和撑杆耳接的材质为m55j碳纤维/氰酸酯复合材料，所述发动机安装法兰的材质为钛合金，所述接头的材质为t700碳纤维复合材料。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结构简单紧凑，能够实现发动机支架结构轻量化、高刚度、高强度、耐高温。

2、本发明中支撑杆和撑杆耳接采用m55j碳纤维/氰酸酯复合材料，接头采用t700碳纤维复合材料，实现了轻量化设计，减轻了结构重量，降低了生产成本。

3、本发明采用支撑杆与撑杆耳接一体成型的制备方法，发动机安装法兰与支撑杆直接通过螺钉连接，增强了结构的耐热性。

4、本发明中支撑杆采用m55j碳纤维材料，增加了结构刚度以及强度。

5、本发明中发动机安装法兰上的发动机安装接口与支架撑杆组件安装接口之间预留了一定安装空间，在发动机位置有所变化时，可以通过修配法兰盘实现发动机安装。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中支架撑杆组件的结构示意图；

图3为本发明中支撑杆的横截面形状及撑杆耳接形状示意图；

图4为本发明中接头的剖视结构示意图；

图5为本发明中发动机安装法兰的形状示意图。

图中示出：

1--发动机安装法兰4--支撑杆

2--支架撑杆组件5--紧固件

3--接头

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本发明提供了一种适用于卫星变轨发动机的支架结构，包括发动机安装法兰1、支架撑杆组件2；所述支架撑杆组件2和发动机分别安装在发动机安装法兰1的两个相反方向的安装面上；所述支架撑杆组件2包括支撑杆4、接头3；所述支撑杆4与发动机安装法兰1通过螺接的方式相连接。本发明提供了一种轻量化、耐高温的发动机支架结构设计方案，本发明结构简单，操作简便，实现了轻量化设计，减轻了结构重量，降低了生产成本，具有良好的耐热性、耐湿性、结构刚度以及强度，在发动机位置有所变化时，可以通过修配法兰盘实现发动机安装，本发明可承载高轨卫星的变轨发动机结构，可提供较优的支撑刚度和安装精度，适用于大型卫星平台变轨发动机支撑结构的严苛环境需求。

根据本发明提供的适用于卫星变轨发动机的支架结构，如图1-5所示，包括发动机安装法兰1、支架撑杆组件2、以及紧固件5，所述支架撑杆组件2包括接头3与支撑杆4，所述支撑杆4的一端设置有撑杆耳接，支撑杆4的另一端连接接头3，所述支撑杆4的撑杆耳接通过紧固件5连接发动机安装法兰1。优选地，所述支撑杆4的撑杆耳接与发动机安装法兰1通过螺接的方式相连接。

如图1、5所示，所述发动机安装法兰1的一侧设置有发动机安装接口，发动机安装法兰1的另一侧设置有支架撑杆组件2安装接口，所述发动机通过发动机安装接口安装在发动机安装法兰1上，所述支架撑杆组件2通过支架撑杆组件2安装接口安装在发动机安装法兰1上；所述支架撑杆组件2安装接口在发动机安装法兰1上的位置相较于发动机安装接口在发动机安装法兰1上的位置靠近边缘，发动机安装法兰1预留有一定的调整空间，在发动机位置有所变化时，可以通过修配法兰盘实现发动机安装，即所述发动机安装法兰1中提供给发动机的安装接口和与支撑组件2的安装接口间留有较大空间，方便协调安装。

如图1-3所示，所述撑杆耳接与所述支撑杆4之间具有夹角；所述撑杆耳接与所述支撑杆4一体成型，优选地，所述支撑杆耳接部分与支撑杆主体部分使用缠绕一体成型工艺加工；所述支撑杆4的截面为环形截面；所述支撑杆4的数量至少为三个，所述多个支撑杆4沿发动机安装法兰1周向均匀设置，并于发动机安装法兰1所在平面具有夹角。优选地，所述支架撑杆组件2数量至少为三个，以保证支架与星体的连接刚度与法兰的位置精度、受载荷作用时的稳定性。

如图2、4所示，所述接头3包括相互连接的管套和接耳，所述管套连接支撑杆4，所述接耳连接卫星；所述接头3的管套通过胶接和/或铆接连接支撑杆4。优选地，所述支撑杆4与接头3通过高强度胶及铆钉相连接。

所述支撑杆4和撑杆耳接的材质为m55j碳纤维/氰酸酯复合材料，以减轻结构重量，提高刚度，所述发动机安装法兰1的材质为钛合金，所述接头3的材质为t700碳纤维复合材料。

本发明提供的一种具有高刚度、高强度、耐高温、轻质的发动机安装支架结构，其采用碳纤维支撑杆提供安装精度、支撑刚度并减轻整体重量。传统发动机支架采用耐高温碳纤维复合材料或钛合金制备，本发明使用普通碳纤维材料，经试验和计算表明其完全满足使用需求，该设计减轻了结构重量，降低了生产成本。传统发动机支架支撑杆两端均通过胶接与接头相连接，接头再通过螺钉与法兰连接，而胶接部分耐高温性能较差，限制了整体的耐热性能。本发明采用碳纤维支撑杆主体与耳接缠绕一体成型的方法制备，发动机安装法兰与支撑杆直接通过螺钉连接，减少了胶接的使用，增强了结构的耐热性。传统发动机支架中，面对发动机位置变化时，需要重新制备法兰或支撑杆，耗费工时与成本较多，本发明中发动机安装法兰预留了一定安装空间，在发动机位置有所变化时，可以通过修配法兰盘实现发动机安装。本发明发动机支撑杆采用m55j碳纤维材料，其基体材料为氰酸酯，耐湿性好，结构刚度、强度较高。本发明可承载卫星的大功率变轨发动机，能承受较高温度载荷及加速度载荷，可提供较优的支撑刚度和安装精度，适用于大型卫星变轨发动机的支撑需求。

实施例1：

如图1所示，本实施例中，取支架撑杆组件2的数量为四根，发动机安装法兰1总厚度为4mm，形状为295.48mm×295.48mm的方形，拐角处倒角r85，材质为tc4钛合金，在发动机安装法兰1的中心部位φ162圆周上留有φ6.5通孔作为发动机安装接口。如图2、3中所示，支撑杆4主体部分直径为φ40，厚度为2mm，撑杆耳接部分厚度为2mm，上留有φ6.5通孔作为与发动机安装法兰1的连接接口，支架撑杆组件2两个部分通过缠绕一体成型工艺加工制备，采用m55j碳纤维材料(基体材料为氰酸酯)；如图4所示，上接头壁厚为2mm，管套部分留有销孔用于定位，接耳留有φ6.5通孔用于与星体连接，材质为t700碳纤维复合材料，采用缠绕成型加工工艺。该支架结构经过了常见工况下的常温、高温静力、模态、频响、冲击等试验，其试验结果均证明，本发明能够适应卫星所面临的各种工况，满足要求，质量可靠。本发明提供了一种较优的卫星变轨发动机承载方案，对于整星性能指标有一定的提升。

综上所述，本发明提供了一种新型的适用于卫星变轨发动机的支架结构，其具有轻质、高刚度、高强度、耐高温等优点，能够满足目前卫星发展的需要，具有广泛的应用前景。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。