轻量化航空航天载荷承载支架结构设计

该结构主要面向小体积载荷发射搭载场景，适配17x16x14规格的标准发射封套安装边界，可直接在轨道环境下完成无工具快速装配，单组结构总重控制在8.5磅，满足发射阶段的载荷重量限制要求。整体采用6块主钣金零件搭配粘合衬料组合成型，主承载钣金选用6061铝合金材质，板材厚度设定为1/5英寸，该厚度规格可直接适配常规3D雕刻机的加工行程，无需定制特殊厚度坯料，加工成本可控，曲面边缘预设凹槽结构，为钣金弯折工序提供定位基准，有效控制弯折成型后的尺寸精度，避免回弹导致的装配偏差。非承载部位的粘合衬料及销钉选用不锈钢或铬钢材质，平衡整体结构的重量与强度配比。所有接头部位采用3/8规格螺钉搭配孔下沉孔、PEM自锁螺母完成连接，同时整合了自行车车轮领域成熟的可调快速释放系统，无需额外专用工具即可完成锁紧与解锁操作，单处锁紧点的操作时间可控制在数秒内，适配发射前的快速组装、在轨快速调整的作业需求。结构设计阶段通过拓扑优化完成材料分布迭代，对应有限元应力云图中，钢质部件所在的高应力区域以红色标识，铝合金部件所在的中低应力区域以灰色标识，在保证整体刚性结构要求的前提下，最大化去除非承载区域的材料，实现轻量化目标。结构可根据搭载需求选择两种组装形态，既可以单组折叠后装入17x16x14发射封套完成单载荷搭载，也可以将两组结构组装后适配26x16x14发射封套，实现多载荷组合搭载。在轨装配作业时，仅需一把六角工具即可完成全部发射包线的锁紧固定，无需携带复杂工装，大幅降低航天员或搭载机构的作业复杂度。结构的连接点位全部做了沉头处理，避免突出结构干涉载荷安装，所有弯折部位预设圆角过渡，减少应力集中风险，经过刚度校核后，结构可承受发射阶段的冲击载荷与在轨阶段的温度交变载荷，不会出现永久变形或连接松脱问题。