模块化铝制立方卫星框架结构设计

该结构为面向立方卫星研发场景设计的主体承载框架，主要应用于高校航天科研项目、微型卫星技术验证、近地轨道探测载荷搭载等场景，作为立方卫星的核心承载基体，承担内部电子元器件、载荷模块、供电与通讯组件的安装固定功能，同时为整星提供发射阶段的结构强度支撑与在轨运行的外形基准。框架整体采用铝合金作为基材，单1U规格框架整体重量控制在0.2公斤，充分匹配航天发射对载荷重量的严苛要求，可适配1U、2U、3U等不同规格的立方星构型拓展需求。设计过程中以减少零件总数量为核心优化方向，将整框拆解为4个侧壁、2个端盖以及对应顶部、底部壁板共6类基础零件，所有侧壁采用统一的构型设计，侧壁之间通过轨道上的榫槽结构实现互锁定位，无需额外定位工装即可完成预组装，大幅降低装配复杂度与零件开模成本。当需要组装2U或3U规格的加长框架时，可通过中间墙结构将多段1U框架的导轨底面与端面安装孔进行对接，采用定位螺钉完成拧紧锁固，对接位置的壁厚控制为1mm，既保证连接强度，又尽可能压缩非功能结构的重量占比。框架两侧预留直径4mm的标准安装孔，可适配卫星通用的分离机构接口、太阳能板安装支架以及侧挂载荷的固定需求，端盖与中间墙位置集成了锁止机构，替代传统的多螺丝连接方案，进一步减少装配过程中的紧固件使用数量，提升整星的装配效率。考虑到框架上存在较多复杂的镂空减重结构与异形锁止特征，加工层面优先适配金属激光烧结增材制造工艺，可一体成型复杂几何特征，避免传统机加工带来的多工序装夹误差与材料浪费，框架的镂空结构在保证整体抗剪、抗弯强度满足发射过载要求的前提下，最大化去除非承载区域的材料，进一步降低整体重量。框架的所有安装孔位均采用标准M3内六角螺栓接口，可兼容市面上绝大多数立方星商用货架组件，无需额外定制转接件即可完成整星的快速集成，侧壁的导轨结构同时承担卫星入分离机构的导向功能，表面粗糙度与形位公差均满足航天分离机构的配合要求，避免发射阶段出现卡滞风险。