ULA火箭硬件轻量化连接支架结构设计

该支架属于航天运载火箭系统内的精密连接承载构件，主要应用于火箭箭体内部子系统的硬件安装固定场景，承担相邻功能模块之间的载荷传递、位置约束作用，在火箭发射升空的全流程中，需要耐受起飞阶段的强振动冲击、飞行段的气动载荷传递以及工况下的应力循环，对结构可靠性与重量控制有极高要求。从结构设计逻辑来看，该构件采用了拓扑优化后的异形梁式构型，摒弃了传统等截面支架的冗余材料布局，在非主传力路径区域做了充分的材料去除，在保证整体刚度与强度裕度的前提下，最大限度压缩了构件自身重量，适配航天产品“克级减重”的设计原则。构件上共设置六处带孔安装耳座，其中两处高位耳座用于与上部被支撑硬件做螺栓紧固连接，其余四处低位分布的耳座分别对应箭体安装基面的不同固定点位，各安装孔的同轴度、端面平面度均按照航天级安装公差要求设计，避免装配过程中出现附加安装应力，影响构件实际承载能力。安装边界方面，各耳座的孔位间距经过精准匹配，可直接适配对应安装界面的螺栓排布，不需要额外做转接件适配，构件的整体轮廓做了圆滑过渡处理，不存在尖锐棱角，既可以降低飞行过程中的应力集中风险，也能避免装配过程中对相邻管线、构件造成剐蹭损伤。主承力梁段采用变截面弧形过渡设计，顺着主应力迹线调整截面厚度，在应力水平较高的耳座与梁体衔接位置做了局部加厚补强，对应力水平较低的梁身中部做了壁厚减薄处理，通过有限元仿真迭代验证，该结构在给定载荷工况下的应力分布均匀，不存在局部应力超限的风险，位移变形量控制在允许范围内，能够满足火箭飞行工况下的长期承载需求。这类轻量化支架的设计思路，也可以推广到其他对重量敏感、承载要求高的高端装备连接场景中，为同类精密承载构件的结构优化提供参考。