符合CubeSat规范的复合材料立方星结构

这款立方星结构是面向微纳航天任务场景开发的标准化星载平台，主要应用于低轨空间环境下的技术验证、空间环境探测、业余无线电通信、分布式星座组网等航天任务场景，可作为独立的微纳卫星主体结构，也可作为多星组网任务中的单星节点载体，适配一箭多星的发射部署模式，能够适配主流的立方星分离释放机构，满足发射阶段的力学承载要求与在轨运行的空间环境耐受要求。该结构严格遵循国际通用的CubeSat设计规范进行开发，在设计阶段充分融入面向增材制造的设计逻辑，针对传统金属立方星结构重量冗余大、复杂结构加工难度高的痛点，选用碳纤维复合材料作为主体结构材料，依托熔融沉积增材制造工艺实现一体化成型，相比同规格铝合金材质的立方星结构，整体重量实现大幅降低，能够为星载有效载荷预留更多的重量配额，提升单星的任务承载能力。结构主体采用框架式立方体构型，外轮廓严格匹配1U立方星的标准尺寸边界，框架各棱边设置有标准化的安装孔位，可直接适配通用的立方星分离机构接口，无需额外设计转接结构；框架表面预留有太阳能电池片的粘贴安装面，能够保证星体表面太阳能电池的铺设面积满足星上供电需求；星体向外延伸的四根UHF频段偶极子天线，在发射阶段可折叠收拢于星体侧面，入轨后可自动展开实现全向通信覆盖，满足星地通信的链路增益要求。结构内部采用分层式的载荷安装布局，设置有多个标准化的设备安装舱位，可依次集成星载飞行控制计算机、UHF频段收发器、功率放大模块、电源管理模块、纳米级成像相机子系统等核心星载设备，各舱位之间预留有走线槽位，可实现星上线缆的规整布局，避免线缆在发射振动过程中出现松脱移位；结构的承力框架采用拓扑优化后的镂空构型，在保证整体结构刚度、满足发射阶段抗振动、抗冲击力学要求的前提下，尽可能去除非承力区域的冗余材料，进一步降低结构自重。在细节设计上，结构各边角做了圆弧过渡处理，避免发射过程中与分离机构内壁发生剐蹭卡滞；天线安装位置设置有绝缘衬套，避免金属结构对天线信号造成电磁屏蔽；各设备安装面均设置有定位基准，能够保证星载设备的安装精度，确保星载传感器、相机等对安装位置敏感的设备满足指向精度要求。该结构可适配不同任务类型的载荷更换需求，仅需调整内部安装支架的布局，即可搭载不同功能的有效载荷，具备较强的任务适配性，能够大幅缩短微纳卫星的研发周期，降低小卫星的研制门槛，适配高校航天技术验证、商业航天微小星座部署等多类应用场景的使用需求。