常见的航天器结构的类型 _阿斯利康

【常见的航天器结构的类型】

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大、中型航天器均有能够独立承载的结构系统。一些小型、微型或新概念航天器，其仪器设备参与承载，或者结构与电子设备形成一体化设计，不属这里讨论范围。

航天器结构可以有不同的分类方式，航天器结构系统的组成是根据系统构型要求和载荷传递要求在以下各种类型的结构中进行选择和配置。 1.按照航天器结构部件的形状分类
按照组成结构的部件的形状分类，
一般可分为：杆系结构、梁结构、板结构、壳体结构。 1）杆系结构杆系结构是由多个一维形状的杆件和端部的接头组成的结构，又可分为桁架和刚架。桁架是载荷作用在结构的接头上，各杆件只承受轴向载荷（拉、压力），接头不承受弯矩的结构，其构件的布局形成三角形才能保证桁架的稳定。
刚架是可通过杆件及其接头承受剪切和弯矩的结构，尽管刚架构件的任何布局都是稳定的，但仍应避免非三角形布局的刚架结构，因为这将大大增加构件接头的应力作用。
2）梁结构
梁结构也是一维形状的杆件，其受力特点主要是承受侧向载荷或弯矩。
3）板结构
板结构主要的问题是提高其抗弯刚度和屈曲强度。最有效的方法是增加厚度。夹层结构和加筋结构是两种结构效率比比较高的结构类型。夹层结构包括两个薄面板，由轻型的夹芯隔开并与之胶接。夹芯通常由蜂窝格子构成；
面板通常是由铝合金或碳纤维复合材料制成。面板承受面内拉压与剪切载荷，夹芯承受面外剪切载荷。加筋结构可以是在薄板上胶接或铆接桁条，也可以是整体铣切出来的金属加筋板或一体化成形的复合材料壁板结构。
4）壳体结构
壳体结构大多采用与板结构类似的组成和制造工艺，通常采用蜂窝夹层结构或加筋结构。圆柱壳和圆锥壳结构是常采用的壳体结构，如航天器的中心承力筒。
2.按照结构在载荷传递中的作用分类
按照结构在载荷传递中的作用分类可以把结构分为主结构和次结构。主结构是航天器各组件与运载火箭之间的支撑，构成主传力路径。次结构是航天器的大型组件，如大型天线、太阳翼的结构及支撑结构等，它们都安装在主结构上。
主结构是航天器结构的核心部分，根据航天器任务的需要，可以采用各种形式。
主要有：
（1）中心承力筒结构。如中国DFH-3通信卫星平台主结构，其中心承力筒为碳纤维复合材料波纹承力筒结构；中国DFH-4通信卫星平台主结构（见图），
其中心承力筒为碳纤维复合材料蒙皮蜂窝夹层承力筒结构；欧洲的SB3000通信卫星平台主结构，其中心承力筒亦为碳纤维复合材料蒙皮蜂窝夹层承力筒结构。
（2）壳体主承力结构。中国返回式卫星主结构，其密封舱为金属焊接壳体结构，服务舱为蒙皮加筋铆接壳体结构；中国的载人飞船主结构，其推进舱为蒙皮加筋铆接壳体结构，返回舱和轨道舱为金属焊接壳体结构。
（3）板式主承力结构。如美国A2100AX卫星平台主结构（见图），
其中心承力结构即为碳纤维复合材料蒙皮蜂窝夹层板组成的箱形结构；中国的CAST2000小卫星平台主结构，其中心承力结构为铝合金蒙皮蜂窝夹层板组成的箱形结构。
（4）桁架式主承力结构。如美国的Boeing702通信卫星平台主结构，其中心承力结构即由杆件组成的桁架式主承力结构；中国的嫦娥三号着陆器主结构，其中心承力结构由梁板复合结构组成，其中的梁组成一个金字塔形的桁架式主承力结构。中国的DFH-5卫星平台主结构也采用桁架式主承力结构。
3.按结构是否具有特定功能可分为承力结构和功能结构，后者包括密封结构、防热结构、高稳结构等。
（1）密封结构。有气密要求的结构。除了承受航天器飞行中的载荷外还要承受气压（通常是内压）载荷。通常把有内压的舱体设计成金属壳体结构。舱体制造多采用焊接以保证密封性。舱门与舱体间有密封圈以保证舱门多次开关后的密封性。

常见的航天器结构的类型

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