实践5号卫星有效载荷机箱结构设计和工艺(1)

有效载荷方案第1篇有效载荷方案一、方案背景随着我国航天事业的飞速发展，有效载荷技术在各类航天器中发挥着日益重要的作用。

为确保有效载荷的稳定运行与高效利用，结合项目需求，制定本方案。

本方案旨在规范有效载荷的选型、设计、制造、测试及运维等环节，确保合法合规，提高航天器整体性能。

二、方案目标1. 确保有效载荷选型的科学性、合理性和先进性；2. 保证有效载荷设计与制造质量，满足性能指标要求；3. 规范有效载荷测试流程，确保测试覆盖全面、结果可靠；4. 提高有效载荷运维效率，降低故障率。

三、方案内容1. 有效载荷选型（1）根据项目需求，明确有效载荷的功能、性能、质量、体积、功耗等指标要求；（2）开展国内外相关技术调研，分析现有技术的优缺点，筛选符合要求的有效载荷技术；（3）组织专家评审，对候选有效载荷技术进行评估，确定最终选型。

2. 有效载荷设计（1）依据选型结果，开展有效载荷详细设计，明确设计输入；（2）遵循国家及行业标准，确保设计合法合规；（3）采用模块化、通用化设计原则，提高设计可靠性和可维护性；（4）开展设计评审，确保设计输出满足项目需求。

3. 有效载荷制造（1）选择具备资质的制造商，签订制造合同；（2）监督制造商按照设计文件和标准工艺进行生产；（3）对关键工序和重要部件进行质量把关，确保制造质量；（4）组织中间验收，对制造过程进行质量控制。

4. 有效载荷测试（1）制定详细的测试方案，包括测试项目、方法、设备、人员等；（2）按照测试方案开展有效载荷功能、性能、环境适应性等测试；（3）对测试数据进行分析，评估有效载荷性能指标；（4）编制测试报告，总结测试结果，为后续改进提供依据。

5. 有效载荷运维（1）制定有效载荷运维规程，明确运维职责、流程和措施；（2）建立故障诊断和应急处理机制，提高故障处理效率；（3）定期开展运维培训，提高运维人员技能水平；（4）收集运维数据，进行数据分析，优化运维策略。

四、方案实施与监督1. 设立项目组，明确各阶段责任人；2. 制定详细实施计划，明确时间节点、任务要求和验收标准；3. 强化过程监督，对关键环节进行质量控制；4. 定期组织项目汇报，及时解决项目实施过程中的问题；5. 验收合格后，对项目进行总结，形成经验教训。

1U~5U 通用工业机箱的设计与应用伏怀文【摘要】为降低产品成本，提高产品质量，提出了通用化、模块化和标准化的工业机箱设计理念。

分析了目前1U~5U 通用工业机箱的需求特点和不同种类之间的区别，确定了产品总体设计方案，阐述了产品造型设计和结构分件方案。

为了统一机箱尺寸，对机箱内部空间进行了功能分区，简化了设计、制造和装配流程。

介绍了机箱零部件设计的若干关键问题，阐述了提高零部件的工艺性和产品的可靠性的相应措施。

实际产品应用情况表明，通用工业机箱设计具有结构简单、性价比高、可靠性好和通用性强的优点。

%In order to reduce the product costs and improve product quality,a design concept of industrial chassis that is generalized,modularized and standardized was proposed.The demand characteristics of present 1U ~ 5U general industrial case and the difference of kinds of cases were analyzed,the overall product design program was determined,product model-ing design and structure separate program were expounded.For the case of unifying the size of different cases,the case in-ternal space was separated according to the function of related modules,which making the process of the design,manufac-ture and assemble simplified.The key problems of chassis parts design which can improve the technological property of structure and product reliability were introduced.The application situation of product showed that the general industrial chassis has the advantages of simple structure,high cost performance,the good reliability,and high universality.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P42-45)【关键词】1U~5U;通用;机箱;设计;应用【作者】伏怀文【作者单位】国电南京自动化股份有限公司，江苏南京 210032【正文语种】中文【中图分类】TH12随着工业和民用电气机箱类产品的快速发展，对1U(高约44.45 mm，宽约482.6 mm)和2U(高为1U的2倍，宽度不变)等标准规格机箱(以下简称机箱)产品的需求量越来越大；因此，研制出具有市场竞争力的机箱产品具有重要意义。

第３６卷２０１９年增刊上　海　航　天ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ高分五号卫星方案设计与技术特点孙允珠１，蒋光伟１，李云端２，叶　翔２，温　渊２，姜　通２，曹　琼２，杨　勇２（１．上海航天技术研究院，上海２０１１０９；２．上海卫星工程研究所，上海２０１１０９） 摘　要：高分五号卫星是我国首颗大气陆地综合高光谱观测卫星，是国家高分辨率对地观测系统重大专项项目，是实现我国高光谱观测能力的重要标志。

卫星运行于高度７０５ｋｍ、交点地方时１３∶３０的太阳同步轨道，装载了６台有效载荷，观测谱段覆盖范围从紫外到长波红外谱段（０．２４～１３．３μｍ），最高光谱分辨率达０．０３ｃｍ－１。

卫星具备高光谱与全谱段对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等观测手段，具备在轨定标功能，绝对辐射定标精度优于５％，光谱定标精度最高可达０．００８ｃｍ－１。

卫星可为我国大气、水、生态环境监测，自然资源调查，气候变化研究等提供国产高光谱数据产品。

本文概述了高分五号卫星的总体设计方案，总结了卫星的主要技术特点及创新点，并对卫星的应用前景进行了展望。

关键词：卫星遥感；高光谱观测；全谱段观测；大气环境监测；陆地综合观测；高精度探测中图分类号：ＴＮ　９１１．７３；ＴＰ　３９１．９ 文献标志码：Ａ　ＤＯＩ：１０．１９３２８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００６－１６３０．２０１９．Ｓ．００１ＧＦ－５Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＳＵＮ　Ｙｕｎｚｈｕ１，ＪＩＡＮＧ　Ｇｕａｎｇｗｅｉ　１，ＬＩ　Ｙｕｎｄｕａｎ２，ＹＥ　Ｘｉａｎｇ２，ＷＥＮ　Ｙｕａｎ２，ＪＩＡＮＧ　Ｔｏｎｇ２，ＣＡＯ　Ｑｉｏｎｇ２，ＹＡＮＧ　Ｙｏｎｇ２（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｐａｃｅｆｌｉｇｈｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１１０９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１１０９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＦ－５ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎａ’ｓ　ｆｉｒｓｔ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｏｆ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｎｄｌａｎｄ，ａｎｄ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｅａｒｔｈ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｙｍｂｏｌ　ｏｆ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　Ｃｈｉｎａ’ｓ　ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｏｐｅｒａｔｅｓ　ｉｎ　ａ　ｓｕｎ－ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｏｒｂｉｔｗｈｏｓｅ　ａｌｔｉｔｕｄｅ　ｉｓ　７０５ｋｍ　ａｎｄ　ｌｏｃａｌ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ａｓｃｅｎｄｉｎｇ　ｎｏｄｅ　ｉｓ　１３∶３０．Ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃａｒｒｉｅｓ　ｓｉｘ　ｐａｙｌｏａｄｓ，ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｔｒｕｍｃｏｖｅｒｓ　ｆｒｏｍ　ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　ｔｏ　ｌｏｎｇ　ｗａｖｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｂａｎｄｓ（０．２４～１３．３μｍ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｕｐ　ｔｏ０．０３ｃｍ－１．Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅａｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｈｙｐｅｒ－ｓｐｅｃｔｒａｌ　ａｎｄ　ｆｕｌｌ－ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｅａｒｔｈ　ｉｍａｇｉｎｇ，ｏｃｃｕｌｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎａｄｉｒ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ｍｕｌｔｉ－ａｎｇｕｌａｒ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｃｅａｎ　ｓｕｎ－ｇｌｉｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ．Ｗｉｔｈ　ｏｎ－ｂｏａｒｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｉｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　５％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｉｓ　ｕｐ　ｔｏ　０．００８ｃｍ－１．Ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｄａｔａｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｆｏｒ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ，ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｎａｔｕｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｌｉｍａｔｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ＧＦ－５ｓａｔｅｌｌｉｔｅ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎ－ｏｒｂｉｔ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｐｏｔｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ；ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｆｕｌｌ－ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｓｏｕｎｄｉｎｇ；ｍｕｌｔｉ－ａｎｇｌｅ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｏｃｃｕｌｔａｔｉｏｎ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ收稿日期：２０１９－０５－２２；修回日期：２０１９－０７－０５基金项目：高分辨率对地观测系统重大专项（民用部分）科研项目（５０－Ｙ２０Ａ３８－０５０９－１５／１６）作者简介：孙允珠（１９６１—），女，研究员，上海航天技术研究院科技委常委，中国航天科技集团有限公司学术带头人，主要研究方向为气象与环境监测卫星系统。

Vol. 40, No. 6航 天 器 环 境 工 程第 40 卷第 6 期702SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING2023 年 12 月https:// E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544小卫星星座批产研制模式设计与实践阎梅芝1，张永强2*，赵志明1，魏建光1，韩 毅1，常新亚1，于兆吉1，果琳丽3，冯振伟1（1. 航天东方红卫星有限公司； 2. 北京跟踪与通信技术研究所； 3. 北京空间机电研究所：北京 100094）摘要：为适应低轨小卫星星座体系化应用需求，设计、实践出一套面向批产的小卫星研制模式。

某批产小卫星星座通过整星仅一次合板即最终状态，产品交付即落焊，裁剪、简化环境试验，投产管路模板实现卫星结构装配与管路焊装并行实施，发射场带翼运输，全无线测试等批产创新策略，构建了小卫星批产体系，实现了年出厂20颗以上500 kg级小卫星的能力，为建设高密度小卫星星座奠定了基础。

批产策略与方法均经实际验证，与传统小卫星研制相比，将批产星总装、集成与测试（AIT）周期由1年以上缩减为3个月以内，将发射场工作周期由35～50天缩减为20天，实现了快速研制、快速发射与快速在轨应用，有效促进了低轨小卫星星座高效规模化部署。

关键词：小卫星星座；批产；研制模式；总装、集成与测试；流程优化中图分类号：V474文献标志码：A文章编号：1673-1379(2023)06-0702-07 DOI: 10.12126/see.2023085Design and practice of small satellite constellationbatch production development modeYAN Meizhi1, ZHANG Yongqiang2*, ZHAO Zhiming1, WEI Jianguang1, HAN Yi1,CHANG Xinya1, YU Zhaoji1, GUO Linli3, FENG Zhenwei1(1. DFH Satellite Co. Ltd.; 2. Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology;3. Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity: Beijing 100094, China)Abstract: In order to meet the need of systematic application of low-Earth-orbit small satellite constellation, a development mode suitable for batch production of small satellites was designed and practiced. Many innovative strategies for batch production were applied, including on boarding for the final state, drop welding before product delivery, tailoring or simplifying environmental tests, implementing satellite structure assembly in parallel with pipeline welding through operation of pipeline templates, wing transport at launch site, and all-wireless test etc. Those measures have enabled the delivery of more than 20 small satellites of 500 kg per year by establishing a small satellite batch production system in China, which lays a good foundation for the construction of intense small satellite constellation thereafter. The strategy and methods for batch production have all been verified in practice. Compared with the traditional small satellite development, the assembly, integration, and test (AIT) cycle of satellite batch production had been reduced from more than one year to less than three months, and the launch site working cycle has been reduced from 35-50 days to 20 days. It has realized rapid development, rapid launch, and rapid in-orbit application to promote the development efficiency and large-scale deployment of low-Earth-orbit small satellite constellation.Keywords: small satellite constellation; batch production; development mode; assembly, integration and test (AIT); process optimization收稿日期：2023-05-31；修回日期：2023-12-07基金项目：国家自然科学基金项目（编号：11773004）引用格式：阎梅芝, 张永强, 赵志明, 等. 小卫星星座批产研制模式设计与实践[J]. 航天器环境工程, 2023, 40(6): 702-708YAN M Z, ZHANG Y Q, ZHAO Z M, et al. Design and practice of small satellite constellation batch production development mode[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2023, 40(6): 702-7080 引言近年来，美国太空探索技术公司（SpaceX）推出的星链（Starlink）计划掀起了低轨大规模星座的发展热潮[1]。

2017年《航天器总体设计》课程作业1.嫦娥三号探测器航天工程系统的组成及各自的任务嫦娥三号探测器由月球软着陆探测器（简称着陆器）和月面巡视探测器（简称巡视器）组成。

（1）探测器系统：主要任务是研制嫦娥三号月球探测器。

嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成。

着陆月面后，在测控系统和地面应用系统的支持下，探测器携带的有效载荷开展科学探测。

（2）运载火箭系统：主要任务是研制长征三号乙改进型运载火箭，在西昌卫星发射中心，将嫦娥三号探测器直接发射至近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。

（3）发射场系统：主要任务是由西昌卫星发射中心承担嫦娥三号发射任务。

发射场系统通过适应性改造，具备长征三号乙改进型火箭的测试发射能力。

（4）测控系统：主要任务是对运载火箭、探测器在各个飞行阶段以及探测器在月面工作阶段的测控、轨道测量、月面目标定位以及落月后着陆器和巡视器的控制。

（5）地面应用系统：主要任务是根据科学探测任务，提出有效载荷配置需求；制定科学探测计划和有效载荷的运行计划，监视着陆器和巡视器有效载荷的运行状态，编制有效载荷控制指令和注入数据，完成有效载荷运行管理。

2.我国载人航天工程系统的组成及各自的任务（1）航天员系统：主要任务是选拔、训练航天员，并在载人飞行任务实施过程中，对航天员实施医学监督和医学保障。

研制航天服、船载医监医保设备、个人救生等船载设备。

（2）空间应用系统：主要任务是研制用于空间对地观测和空间科学实验的有效载荷，开展相关研究及应用实验。

（3）载人飞船系统：主要任务是研制“神舟”载人飞船。

“神舟”载人飞船采用轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱方案，额定乘员3人，可自主飞行7天，具有出舱活动和交会对接功能，可与空间实验室和空间站进行对接并停靠飞行半年。

（4）运载火箭系统：主要任务是研制满足载人航天要求的大推力长征二号F型运载火箭，对长征系列运载火箭进行多方面改进设计，控制系统采用冗余技术，增加故障检测、逃逸救生等功能，增加运载火箭的可靠性、安全性。

最强的高校时，对方起初坦言难以胜任。

可以说，长征五号火箭带动了国内复杂结构大偏置力设计、仿真与试验能力的大跨度进步。

大火箭之智
由箭载计算机、传感器、线缆等组成的控制系统，遍布火箭全身，源源不断传输着庞大的数据，并迅速计算出结果，指挥火箭向哪术”为我国新一代运载火箭首创。

为了提供最大推力，液氧煤油
和液氢液氧两种发动机需要被合
理分配，甚至点火时间也有毫秒级
的先后之分，这就需要采用不同的
控制策略。

为此，设计师全球首创
了大推力发动机精准关机技术。

类似的全球首创技术，长征五
号控制系统一共有5项，打造了全
球先进的“火箭大脑”。

看起来，
火箭一点火，“轰隆”一声就飞了。

最高值：0.98。

也正因为这么高的
可靠性，研制团队对高风险的首飞
信心很足。

大火箭之助
液氧煤油发动机和液氢液氧
发动机早就被认可为环保、高效、
受欢迎的两类液体火箭发动机。

半个世纪前出版的《星际航行概
论》中，“中国航天之父”钱学森
就盛赞过它们。

长征五号垂直转运至发射区途中
21
2017.02军事文摘。

2021年·第4期4520世纪90年代初，我国开始学习国外先进的产品保证方法，在此基础上制定了适合国情的《航天产品保证要求》，并在全航天系统内进行了推广。

本文结合实际工作，总结和阐述了卫星有效载荷采取的产品保证控制措施，可为后续卫星载荷的产品保证提供参考。

一、树立宇航产品保证的理念1．宇航型号任务的工作阶段宇航型号任务根据技术流程将产品研制划分为立项论证、方案阶段、初样阶段、正样阶段、在轨飞行等研制阶段工作。

立项阶段进行任务分析、可行性论证；方案阶段进行优选方案、研制样机；初样阶段进行详细设计，电性件、结构热控件、鉴定产品，参加整星试验等研制工作；正样阶段需进行正样设计、产品研试，参加整星试验，出厂评审等研制工作；在轨飞行阶段进行发射场及在轨测试、产品交付给用户、技术支持服务等，宇航型号任务技术流程如图1所示。

各级设计师需按管理部门和项目负责人的协调，明确各阶段研制计划、交付的试件与产品、过程与产品质量控制要求。

卫星有效载荷产品保证策划与推进牛相林、祁公祺、邹明 /中科院上海技术物理研究所牛祎铉、廉珂 /上海卫星装备研究所图1 宇航型号任务技术流程462．树立产品保证理念美国在1986年发布了《航天供应商产品保证大纲》，欧洲在80年代后期在宇航企业全面推行了产品保证工作，中国空间技术研究院2012年颁发了《全面产品保证工作规定》。

航天产品具有特殊性：系统复杂、技术风险高，失败的成本太高，一次成功不等于每次成功。

我国航天实行准入退出机制，质量是生存发展的生命线，产品保证对航天承研单位尤其重要，必须提高对产品保证的认识，学习产品保证规范和方法，落实执行到位，加强产品保证管理，确保宇航产品一次成功。

3．设立产品保证专业岗位和人员产品保证专业人员是型号研制队伍中的重要组成部分，设计师已充分认识到开展产品保证工作的必要性。

行政指挥是产品保证工作的第一责任人，其他人员在行政指挥的领导下开展各项产品保证活动，型号正副主任设计师是单位的产品保证专家组成员，产品保证队伍组织框图如图2所示。

星载机箱结构设计及力学分析高志巧【摘要】In order to enhance the reliability of spaceborneequipment,structural design was made for the spaceborne cabinet basedon the characters of spacecraft products.Adopting splicing enclosure,built-in 9 shielding box,it’s built-in one print.Mechanical analysis of shock response spectrum and random vibration at the design phase were carried out.The results showed that the strength of the equipment was sufficient, without crack and fracture,the structural form was validated reasonableand the structural strength was vali-dated reliable through mechanical experiments.%为提高星载设备可靠性，根据航天产品特点，采用拼接箱体，内装9个屏蔽盒，其上内装1个印制板，对某星载机箱进行结构设计。

对设备进行冲击响应谱和随机振动的力学分析，结果表明箱体强度满足要求，设备未出现裂纹、继裂问题。

力学试验验证了其结构合理，强度可靠。

【期刊名称】《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P63-66)【关键词】星载机箱结构设计;箱体力学强度;冲击响应谱;随机振动【作者】高志巧【作者单位】中国电子科技集团公司第 27 研究所，河南郑州 450047【正文语种】中文【中图分类】TN03随着卫星的应用和发展，对星载设备的可靠性、精确性以及使用寿命的要求越来越高［1］.对星载设备来说，振动常常会导致电子元器件的失效或损坏、电子线路的短路或断路、接插件松动等环境效应.在振动所引起的机械力作用下，当设备的固有频率与振动频率一致时，会引起共振［2］.由于机箱应用环境极为恶劣，在其结构设计上必须采取一系列的加固措施，尽量避免或减小由于高低温、振动冲击、电磁干扰等不利因素对电气性能造成的影响.机箱结构的力学分析对于提高产品的环境适应性起着举足轻重的作用，它不仅有助于在产品研发阶段寻找最优化的解决方案，而且能明显缩短产品研制周期、降低生产成本、确保产品质量，同时可产生显著的经济效益［3］.近年来，星载机箱的结构形式已基本确定.本文拟设计一个结构合理、满足质量、体积尽量小的星载机箱，并进行力学分析，以确保设备的高可靠性.1.1 机箱主结构及结构布局星载机箱的主结构为一拼接的箱体，内装9个屏蔽盒，每个屏蔽盒内装1个印制板，9个屏蔽盒的印制板固定于底部母板的插座上.母板固定于箱体底板上，箱体底板上部设计加强筋，母板与底板之间采用11个M3螺钉连接，以提高母板强度.机箱的一个侧面安装电连接器.该星载机箱的结构外形如图1所示.9个屏蔽盒包括2个电源模块，2个信息处理模块，5个光电接收模块，其内部结构布局如图2所示.质量较大的电源模块、信息处理模块布于箱体两侧.对称分布的结构形式振动时受力均匀，且质量大的模块靠近两侧，这个结构形式可提高箱体的整体结构强度［4］.机箱主结构件材料根据需要选用2A12铝合金.铝合金2A12具有较高的硬度和强度，且密度在金属材料中偏小，可保证结构件不变形，并且质量较轻［5］.1.2 箱体结构设计机箱的箱体采用拼接的方式组成.拼接处由螺钉螺装连接，星载螺钉选用航天局指定厂家生产的钛合金螺钉，并涂胶连接以增强其连接可靠性.机箱箱体的各个零件之间相互咬合:底板和盖板的基板厚度为3 mm，与机箱侧板贴合面内侧均设计有5 mm高的凸台，形成一周;机箱侧板之间，如图2所示，形成咬和结构.这种设计方法既确保箱体足够的强度，又保证机箱各个板块之间的缝隙非直通箱体内部，可滤去大部分波段的电磁波，增强其电磁屏蔽性能.箱体底面平坦，对粗糙度、平面度均有较高的要求，应保证箱体底面与舱内安装面接触良好，这有利于机箱整体散热.箱体底板面积较大，为保证箱体底面平面度和粗糙度，在底板加工时厚度保留正差，进行研磨保证零件平面度、粗糙度，并在箱体完成装备并胶粘固封完成后，对整个箱体的底面进行二次研磨，消除底板与其他侧板连接的螺钉产生的应力对底面平面度的影响.箱体除安装电连接的侧面和安装屏蔽盒导轨的侧面外，另2块侧面为提高其力学强度，设计加强筋，如图1所示.这2个侧面的加强筋保留在箱体外部，既提高力学强度，又增大箱体外部散热面积，且增强设备的美观性.1.3 屏蔽盒结构设计机箱屏蔽盒与箱体的导轨之间的固定方式为楔形锁紧机构.这种锁紧机构固定的方式常用于屏蔽盒或印制板的固定，其优点是可提高所固定件的强度，提高其抗振性能，且固定件拆卸方便.屏蔽盒内装印制板，电源模块和信息处理模块.内印制板尺寸为200 mm×130 mm×2 mm，印制板尺寸较大，只边缘固定时印制板中部振动时位移偏大，存在振动风险，故在屏蔽盒中间增加2个凸台固定印制板中部.屏蔽盒的底部和侧面为同一零件加工形成，非拼接盒体.屏蔽盒盖板与盒体螺装连接.这种结构形式力学性能强，且相对于拼接盒体，侧面与底面之间不存在缝隙，屏蔽盒的电磁屏蔽性能好.屏蔽盒盒体结构如图3所示.为提高印制板刚性，在元器件较少的电源板上安装一块铝板作为冷板，元器件通过导热绝缘垫与冷板接触并穿过印制板，在印制板背部焊接固定元器件管腿.这种形式既增加印制板强度，又有利于印制板上热耗较大的元器件散热.调试完成后，印制板元器件使用硅橡胶进行灌封.1.4 其他设计屏蔽盒通过6个凸耳与卫星安装面固定连接，安装孔径大小为5.5 mm，采用6个M5螺钉连接，凸耳形式如图1机箱机构外形图所示.机箱表面作黑色阳极氧化处理，提高其辐射和热交换率;底面与卫星载荷舱的安装面良好接触，提高导热效率;在机壳侧面开减轻槽，增加其侧面表面积，加强辐射散热［6］.对星载机箱进行力学分析，其力学试验包括模态分析、静力加速度、冲击响应谱、正弦振动、随机振动.模态分析是其他分析的先决条件，且可以通过模态分析确定结构的固有频率和固有振型，在6个安装孔上添加固定约束后，对机箱进行模态分析.其各阶模态见表1.动力分析中，冲击响应谱和随机振动产生的应力较大，其振动风险也较大，故对该星载机箱进行3个轴向的冲击响应谱和随机振动应力分析，其振动条件见表2(其中，每个轴向3次，试验持续时间≤20 ms)和表3(均方根加速度为12.81 Grms，持续时间为2 min).对星载机箱的模型进行简化，导入力学分析软件ANSYS，对6个安装孔添加固定约束，依次在X，Y，Z这3个轴向施加表2中载荷，进行冲击响应谱分析.计算结果见图4—图6.X向冲击作用下最大变形量为1.62 mm，最大应力为54.8 MPa;Y 向冲击作用下最大变形量为 0.67 mm，最大应力为180.1 MPa;Z向冲击作用下最大变形量为0.79 mm，最大应力为40.3 MPa，它们均小于铝合金的许用应力420 MPa，印制板的许用应力340 MPa，满足强度要求.对6个安装孔添加固定约束，依次在X，Y，Z这3个轴向施加表3中载荷，进行随机振动分析，计算结果见图7—图9.X向振动作用下最大变形量为0.67 mm，最大应力为23.5 MPa;Y向振动作用下最大变形量为0.23 mm，最大应力为61.9 MPa;Z向振动作用下最大变形量为 0.37 mm，最大应力为18.7 MPa.它们均小于铝合金的许用应力420 MPa，印制板的许用应力340 MPa，满足强度要求.对星载机箱做力学试验，设计其振动架.机箱通过6个安装孔固定于振动架上，振动架与振动台螺栓连接.振动架为25 mm厚铝板，上下2面加工平整，此种振动架用于正弦振动、随机振动.振动台分为水平振动台和竖直振动台，水平振动台用于X向、Y向振动试验，竖直振动台用于Z向振动试验.静力加速度、冲击响应谱所需振动架分为水平和竖直2种，水平振动架同为25 mm铝板，竖直振动架为常用的倒T型振动架，由铝板焊接成形，机箱悬挂安装.将振动架和设备固定于振动台面上，加载力学试验条件，进行力学试验.目前该星载机箱已通过所有力学试验，未出现裂纹、断裂等问题，设备工作正常，指标测试正常，这验证了其足够的力学可靠性.本文根据航天产品的特殊性，对星载机箱进行了结构设计和力学分析，所作的工作及结论如下:1)对星载机箱的主结构、箱体、屏蔽盒等进行了结构设计，并论述了所采用的结构形式的优点.2)对星载机箱进行了力学分析，分析类型包括冲击响应谱和随机振动各3个轴向方向，分析证明所设计的结构合理，满足强度要求.3)星载设备顺利通过了力学振动试验，验证了结构的可靠性.航天产品的不可维修性和恶劣的环境，对航天产品的可靠性提出了较高的要求.在航天产品的结构设计阶段，需进行全方面的设计研究，且进行力学分析，将力学分析结果与试验结果进行比较，从而为设计优化提供依据，今后要加强这方面的研究.【相关文献】［1］陈烈民.航天器结构与机构［M］.北京:中国科学技术出版社，2008.［2］范文杰.星载电子设备宽频随机振动响应分析［J］.电子机械工程，2010，26(4):5.［3］杨宇军.ANSYS动力学仿真技术在航天计算机机箱结构设计中的应用［J］.电子机械工程，2003，19(5):42.［4］李勇.星载信息处理机的热设计与分析［J］.郑州轻工业学院学报:自然科学版，2007，22(4):75.［5］曾斌.航天电子设备的结构设计［J］.电子机械工程，2008，24(5):5.［6］何菊.某星载电子设备结构设计简述［J］.中国科技信息，2010(5):45.。

长征五号运载火箭总体方案及关键技术总体方案：长征五号运载火箭采用了两级液体火箭的总体方案，分为核心级与两个助推器。

核心级采用煤油和液氧组合推进剂，助推器采用丙烷和液氧组合推进剂。

整个火箭的总长度约为57米，总质量约为870吨。

其载荷容量为低地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨及近地点轨道8吨。

长征五号运载火箭具有较高的灵活性和适应性，可以满足不同任务需求。

关键技术：1.推进系统：长征五号运载火箭采用了煤油和液氧组合推进剂，丙烷和液氧组合推进剂来提供动力。

煤油和液氧组合推进剂在长征火箭家族中广泛应用，具有成熟的技术基础。

丙烷和液氧组合推进剂则是长征五号运载火箭的创新之处，其采用了独立式低温流体动力学技术和低温烟气动力学技术，能够在不同环境下提供可靠的动力支持。

2.结构设计：长征五号运载火箭采用了模块化的结构设计，核心级和助推器之间通过分离机构连接。

核心级和助推器均采用环形切向分离方式，以实现火箭发射后的分离过程。

这种结构设计能够提高火箭的可靠性和降低制造成本。

3.运载能力：长征五号运载火箭具有较高的运载能力，能够将较大质量的载荷送入太空。

其采用了多级助推的设计，利用液体运载火箭的高比冲推进剂来提高火箭的有效载荷。

此外，采用了新一代的火箭动力系统，能够提供更高的推力和更长的作业时间，进一步提升运载能力。

4.供电系统：长征五号运载火箭采用了先进的供电系统，包括高能量密度的锂离子电池和高效的能量管理系统。

这些技术的应用能够提高火箭的动力性能和供电可靠性。

5.管理系统：长征五号运载火箭配备了先进的管理系统，包括火箭状态监测系统、自适应飞行控制系统和自动导航系统等。

这些系统能够实时监测火箭的运行状态，自动进行飞行控制和导航，提升火箭的操作性能和安全性。

总之，长征五号运载火箭采用了新一代的推进系统、先进的结构设计、高运载能力和先进的管理系统等关键技术，使其具有较高的灵活性、可靠性和适应性。

它的研制和应用将进一步推动中国航天事业的发展。