轻量化镂空立方星主体框架结构

该结构为立方星的主体承载框架，是微纳卫星整星的核心安装基体，主要应用于1U-3U规格的皮卫星、立方星研制场景，承担星载电路板、姿控组件、电源模块、通信载荷等所有星内部件的安装固定功能，同时作为整星的主承力结构，承受发射阶段的过载冲击与在轨运行阶段的温度交变载荷。设计阶段优先围绕航天发射的严苛约束展开，整体采用正六面体立方构型，外轮廓严格匹配立方星通用的安装边界尺寸，相邻面的连接位置预留统一规格的安装孔位，可直接适配标准的立方星分离机构，无需额外定制转接结构，能大幅缩短整星的集成装配周期。框架的六个立面均采用拓扑优化后的镂空设计，在保证整体结构刚度与强度的前提下，尽可能去除非承载区域的多余材料，有效降低整星结构自重，适配运载火箭的载荷重量约束；镂空区域同时兼顾了星载设备的散热需求与天线信号的透波需求，避免金属实体结构遮挡星载通信天线的信号收发，也能让星内发热器件的热量通过镂空区域直接向空间辐射，减少额外热控组件的配置。立面的镂空孔型经过多轮力学仿真迭代，圆形开孔可有效避免应力集中问题，斜向加强筋沿框架受力的主传力路径布置，在发射过载工况下，可将分离机构传递的冲击载荷均匀分散到各个立面，避免局部应力过大导致结构变形或断裂。框架相邻立面采用角部定位连接的方式，装配时可通过角件快速完成六个立面的拼接定位，安装孔位均设计为等间距排布，星内部件可根据实际布局需求灵活选择安装位置，无需在框架上二次加工开孔，适配不同任务载荷的快速集成需求。框架的棱边均做了倒角处理，避免装配过程中锐边划伤操作人员或损坏星载线缆，同时也能减少结构在温度交变下的棱边应力集中问题。从实际工程应用角度看，该框架结构可直接作为立方星的主承力结构使用，无需额外设计定制主结构，能有效降低微纳卫星的研制成本，缩短研制周期，适配高校、商业航天团队快速研制立方星的需求，结构的刚度冗余可覆盖常规运载发射的过载要求，自重占整星重量的比例控制在较低水平，能为有效载荷预留更多的重量分配空间。