ULA火箭轻量化承载支架结构设计

该支架属于航天运载火箭箭体内部的辅助承载构件，主要应用于火箭舱段内管线、小型仪器模块的安装固定场景，在火箭飞行过程中需要承受起飞阶段的强振动载荷、飞行段的过载冲击，同时要严格控制自身重量，避免占用过多箭体载荷配额。从结构设计来看，整体采用对称式双立耳布局，两侧上部的带孔吊耳结构用于和舱段内的预埋安装座铰接，可通过销轴快速完成装配定位，下部两侧的圆柱筒状结构为安装基准面，可嵌套固定在舱内的支撑导杆上，中部的连接横梁将两侧支撑结构连为整体，横梁中部预留的半圆避让槽，用于穿过舱内的大直径输送管线，避免支架安装时与管线产生干涉。设计过程中重点针对减重需求做了拓扑优化，在立耳与横梁、下部夹爪与横梁的连接位置采用了三角形镂空加强筋结构，在不降低结构整体刚度、保证载荷传递路径连续的前提下，尽可能去除非承载区域的多余材料，最终实现了极低的自重控制目标，同时筋条的走向完全匹配主载荷的传递方向，可有效分散铰接位置的集中应力，避免飞行过程中出现结构变形、开裂问题。支架下部的带孔夹爪结构用于卡接固定待安装的小型功能模块，夹爪上的销孔可穿入锁紧销实现模块的锁止固定，防止振动环境下模块出现松脱移位。整体结构的安装边界充分考虑了箭内狭小空间的装配限制，所有外轮廓均做了圆角过渡处理，没有尖锐突出结构，既可以避免装配过程中划伤操作人员、损坏周边管线，也能减少应力集中点，提升结构的抗疲劳性能。该结构的设计完全适配增材制造工艺，所有镂空结构均无封闭空腔，成型过程中无需添加额外支撑，成型后仅需简单去除表面粘附的粉末即可完成后处理，无需复杂的机加工工序，可缩短零件的生产交付周期，同时一体化成型的结构避免了传统焊接、拼接结构存在的焊缝强度不足问题，整体结构一致性更好，质量稳定性更高，能够满足航天产品严苛的质量可靠性要求。在实际使用中，该支架可根据舱内的安装位置调整局部尺寸，适配不同规格的仪器模块安装需求，对称式的结构设计也降低了生产过程中的模具成本，同一款结构可同时适配舱内左右对称位置的安装需求，减少零件的种类数量，提升箭体零件的通用化率。