ULA火箭轻量化多孔连接支架结构设计

该支架属于航天运载系统的承力连接构件，主要应用于ULA火箭箭体内部的管路、线缆及小型功能模块的安装固定场景，在火箭起飞、飞行级间分离、在轨运行的全工况周期内，承担分散载荷、缓冲振动、维持连接部件位置精度的作用，需同时满足高强度承载与极致减重的双重设计要求，避免多余结构重量挤占火箭有效载荷配额。从结构设计思路来看，整体采用对称式双组轮辐连接臂布局，四个带辐条镂空的轮状连接端分别对应不同安装点位，每个轮辐端中心设置同轴安装孔，孔位周边做加厚凸台处理，保证紧固件安装时的局部承压强度，避免应力集中导致的孔位开裂。连接臂部分采用拓扑优化后的镂空筋条结构，在不降低整体抗弯、抗扭截面模量的前提下，尽可能去除非承力区域的冗余材料，筋条走向完全贴合主应力传递路径，让飞行过程中的振动载荷、惯性载荷能够顺着筋条平滑传递到各个安装端点，减少应力突变带来的结构疲劳风险。从安装边界来看，该支架的安装点位均采用同轴孔位设计，可适配标准航天紧固件的安装尺寸，相邻连接端的间距经过精准校核，既保证安装时的操作空间，也避免与周边箭体内部的其他管路、构件产生运动干涉。支架的整体轮廓做了大量圆弧过渡处理，所有棱角位置均设置圆角，既可以减少加工过程中的应力残留，也能降低火箭飞行过程中气动振动带来的结构共振风险。实际应用中，这类支架需要承受发射阶段的高频振动、大过载加速度冲击，以及太空环境下的温差交变载荷，因此结构上的镂空设计并非单纯为了减重，每一处开孔的形状、位置都经过受力仿真验证，轮辐式的开孔结构能够在相同重量下获得更高的结构刚度，相比实心支架减重幅度超过百分之六十，同时固有频率避开了火箭发动机的主要振动频段，避免发射过程中出现共振失效。支架的基座端设置大尺寸沉孔安装位，用于与箭体主承力梁进行固定连接，基座与连接臂的过渡位置做了渐变加厚处理，让载荷从连接臂传递到主承力结构时更加平缓，不会在过渡位置出现应力集中点。