多载荷模块化深空探测航天器结构设计

该航天器结构采用中心承力筒为主承载构型，主筒体采用变截面柱段设计，前端设置尖锐锥形气动防护头锥，适配入轨阶段稀薄大气下的气动减阻需求，尾段配置大扩张比喷管连接法兰，预留主推进系统的安装定位接口，中心筒外壁预留多组标准化载荷安装支座，可根据不同探测任务需求搭载对应功能模块。沿中心筒周向均匀布置8组桁架式伸展臂，每组分臂采用碳纤维桁架杆拼接结构，臂端设置万向铰接支座，可搭载姿态控制推力器、空间环境探测传感器、通信中继终端等不同功能载荷，伸展臂与中心筒的连接位置设置可折叠锁紧机构，在发射阶段可将伸展臂收拢贴合于主筒体侧壁，入轨后通过解锁机构完成展开锁定，大幅降低发射阶段的包络尺寸，适配主流运载火箭的整流罩内部安装边界。主筒体侧部铺设两组大面积太阳能电池阵安装支架，支架采用镂空格栅式轻量化结构，在保证结构刚度的前提下尽可能降低整体结构质量，电池阵与主筒体之间设置角度调节铰接机构，可根据在轨运行的太阳入射角度调整电池阵朝向，最大化太阳能接收效率。结构上共设置三处抛物面通信天线安装位，分别位于主筒体上部、侧部伸展端及下部垂向支架上，不同位置的天线分别对应深空远距离通信、轨道中继通信、近轨勘测数据传输的不同功能需求，天线底座均设置两自由度转动调节机构，可在不调整航天器整体姿态的情况下完成天线指向调整。下部垂向布置的梯架式结构为空间机械臂预留了安装导轨接口，可搭载在轨操作机械臂完成载荷维护、样品抓取等在轨作业任务。整体结构的所有连接节点均采用等强度设计，在真空、高低温交变的空间环境下可保证结构连接可靠性，各模块之间的接口均采用通用化尺寸设计，可快速完成不同功能载荷的换装，适配多类型深空探测、轨道勘测、空间试验类任务需求，结构的质量分布经过多轮迭代优化，将整体质心控制在中心筒轴线上，降低在轨姿态调整的推力消耗，所有外露结构棱边均做圆角钝化处理，避免空间碎片撞击后产生的尖锐碎屑影响其他在轨设备运行。