蜂巢计划SEP拖船航天器结构设计

该构型针对近地轨道在轨服务场景设计，核心服务场景覆盖失效航天器离轨处置、在轨模块组装转运、轨道碎片清理拖拽三类核心宇航作业任务，作为空间作业的可组合式动力节点，单节点可独立完成小质量载荷的轨道转移，多节点拼接后可适配大吨位载荷的变轨拖拽需求，解决传统单一大推力拖船任务适配性差、单点故障导致任务全失效的问题。整体采用中心承力筒加辐射状伸展臂的布局，中心舱段集成动力供给、姿控组件、对接接口三个核心功能模块，所有对外的机械、电气接口均采用统一标准设计，可实现同构型节点的快速拼接组合，无需额外适配结构即可完成多机组网作业，伸展臂末端预留标准化载荷安装位，可根据任务需求快速更换对接适配器、抓取机构、离轨帆等不同作业组件，无需对主体结构进行改动即可适配不同任务场景。设计过程中优先考虑了发射阶段的包络约束，所有伸展臂在发射入轨前处于折叠收拢状态，收拢后整体外轮廓可适配主流中型运载火箭的整流罩内部安装边界，入轨后通过解锁机构逐次展开伸展臂，展开后伸展臂的伸展长度经过力学仿真校核，可在姿控喷管工作时避免羽流直接冲刷臂体结构，同时保证各臂上安装的太阳能帆板无互相遮挡，最大化帆板的受晒面积以提升供电效率。中心承力筒采用分舱段设计，将动力系统、航电系统、对接机构分舱布置，各舱段之间采用标准化的连接法兰与隔振垫，既方便地面阶段的总装测试与组件更换，也可在在轨作业时降低动力模块振动对航电组件的干扰，对接接口采用雌雄同体的设计方案，任意两个同构型节点均可完成对接锁紧，对接后可实现电路、流体管路的自动连通，无需额外的舱外操作即可完成多节点的动力、电源共享。结构设计阶段充分考虑了空间环境下的热变形影响，所有伸展臂采用碳纤维复合材料铺层设计，铺层角度经过多轮迭代优化，可在正负一百多度的轨道温度交变环境下将臂体变形量控制在对接接口允许的公差范围内，避免因热变形导致对接失败或帆板指向偏差，各帆板与伸展臂的连接位置采用铰接式安装座，预留了微幅调整余量，可在帆板受照产生热翘曲时释放内应力，避免连接位置出现应力集中导致结构疲劳损伤。