大型通信卫星平台技术发展研究

简要介绍国外地球同步轨道大型通信卫星公用平台的有关新技术,包括总体构形与布局、结构形式以及热控、推进和电源等分系统的新技术。最后结合我国实际情况,提出我国发展大型平台的技术途径。     

BSS-702系列平台低成本设计分析及启示

美国波音卫星系统-702(BSS-702)系列平台采用分舱模块化设计、电推进辅助变轨和全电推进等技术,有效降低了通信卫星系统的研制与发射成本,是目前国际上单路转发器价格最低的通信卫星平台。文章从发射服务、地面运行维护、总体设计,以及分系统与单机等方面,分析了BSS-702系列平台实现低成本的主要途径,并给出了针对我国下一代大型地球同步轨道卫星平台低成本设计的建议。     

卫星设计的现状与发展趋势

分析了卫星设计的发展趋向,目前存在传统的单任务逐个分系统设计、多任务模块化设计加公用舱和“小卫星”设计三种方法。多功能结构、纳米技术与微机电系统、分布式卫星系统是将来变更卫星设计的有潜力的技术。科学卫星与商业通信卫星有着截然不同的发展方向。     

中国制造的现役卫星大观——通信卫星（下）

创新一代的东方红4号平台及卫星 (1)东方红4号平台 东方红4号卫星平台是中国空间技术研究院新研制的中国第3代大型静止轨道卫星公用平台,具有输出功率大、承载能力强和服务寿命长等特点,整体性能达到国际同类通信卫星平台的先进水平.     

中星22号通信卫星热设计

中星22号通信卫星是以东方红三号卫星为平台的又一颗通信卫星。本文摘要叙述了其热设计特点,通信舱和天线相对东方红三号卫星的热设计特征,以及平台部分的变化和热设计的改进措施,还概要介绍了实际飞行效果。     

航天器大型密封舱垂直进舱工装设计

文章根据大型密封舱总装过程中垂直进舱的实际需求,结合航天器大型密封舱的结构和布局特点,介绍了进舱吊篮、分段式组合梯和电机驱动3种垂直进舱工装方案。在比较这3种方案优缺点的基础上,又从舱外总装平台特点、对密封舱舱体的影响、总装环境适应性和垂直进舱方案安全性等进行了分析。本进舱工装方案可为未来航天器大型密封舱垂直进舱工装的设计提供借鉴。     

发射消息

海射公司的天顶3SL火箭去年11月8日从停泊在太平洋海域的海上发射平台上发射了“国际移动卫星”4F2（4B）通信卫星。卫星由EADS阿斯特里姆公司建造。采用“欧星”3000GM公用舱，重5958公斤，将用于高速互联网及内网通信、视频点播、电视会议、传真、电邮、电话和局域网接入，寿命13年。     

大型高轨通信平台主动段热变形分析

对于大型高轨通信卫星等的高价值卫星,为增强卫星的抗风险能力,对极端温度环境条件和相较一般发射工作程序有所偏离的情况下,进行了卫星平台的热分布情况分析。采用了能够较全面深入反映平台结构热变形的3D舱板模型的有限元分析方法。表明最高温度50.8 ℃,最低温度-11.89 ℃,未超出卫星的极限温度要求,卫星平台的热性能有一定保持能力。舱板厚度方向温差2.5 ℃。对分析的热分布结果与一般条件下的热平衡试验结果进行了分析比较,分析结果较一般条件下的热平衡试验结果温度高出约25 ℃。在热分析结果基础上所做的卫星平台热变形分析,表明舱板的最大变形在抛罩时刻为0.185 mm,在星箭分离时刻为0.506 mm,已经接近结构局部精度的要求量级。在抛罩和星箭分离时的服务舱仪器板的热变形方向相反,预示着这里是热振动的潜在振源。     

Alphabus卫星平台研制进展及技术特点分析

在欧洲航天局及法国国家空间研究中心的联合支持下,Astrium公司和TAS公司目前正在联合开发欧洲大型通信卫星平台Alphabus,作为对目前欧洲已有卫星平台Eurostar和Spacebus产品线的延伸。正常情况下Alphabus平台可以承载功率12～18kW,质量1500kg（最大）的有效载荷。文章主要介绍了Alphabus平台研制的背景、途径、进展情况及技术特点,并分析了对我国大型通信卫星平台研发的启示和借鉴作用。     

国外主要通信卫星技术计划及其进展

近年来,国外通信卫星技术有了长足的发展,无论是在军事还是商业领域都不断有新型高质量、大功率、长寿命的卫星发射升空。目前国外最先进的通信卫星技术仍掌握在包括波音、洛马、劳拉、休斯以及阿尔卡特等美国和欧洲的几大卫星制造商手中。欧洲正在通过研制开发新一代大型通信卫星平台阿尔法舱缩短与美国存在的差距。俄罗斯则是通过与欧洲和日本的国际合作来大力推进本国通信卫星技术的进步。     

同步串行总线在通信卫星转发器中的应用

提出了一种适用于通信卫星转发器分系统测控数据传输的5线制同步串行总线,支持30个终端同时接入,改变了通信卫星平台传统的点对点式的遥测遥控信息传输方式,大大减少了通信舱内电缆数量;并在某通信卫星载荷舱上进行了应用,使卫星载荷舱质量减少几十千克,提升了卫星平台的有效载荷能力。文章设计的串行总线提供标准的接口电路,有利于有效载荷设备的扩容,可以推广至更多的有效载荷设备,构成其之间的测控信息网络。     

空间站梦天载荷舱结构设计与验证

针对天宫空间站梦天载荷舱提出了采用一种含大开口的半硬壳铆接结构,实现了结构承载、载荷进出舱及载荷试验平台一体化设计。采用数值仿真的方法,考虑主动段飞行及地面整器起吊载荷等因素的影响,进行了结构强度迭代分析,识别结构的潜在薄弱环节,并开展针对性的局部结构验证试验。最后,设计并建立大开口结构的全工况静力试验平台,开展载荷舱整舱静力试验。数值计算与试验所得结果吻合较好,验证了载荷舱大开口结构设计的正确性。载荷舱结构的设计方法及验证思路可为其他飞行器结构提供参考。     

中国的东方红4号通信卫星平台

东方红4号卫星平台是中国空间技术研究院研制的第3代大型静止轨道卫星公用平台,具有输出功率大、承载能力强和服务寿命长等特点,卫星整体性能达到国际同类通信卫星的先进水平。该平台可用于大容量广播通信、电视直播、数字音频广播和宽带多媒体等多种国民经济建设和国内外市场急需的业务类型,并具有确保信息传输安全可靠的有效技术手段。一、东方红4号卫星平台概述     

大型SAR载荷外挂的卫星主承力结构设计

针对大型合成孔径雷达(SAR)载荷外挂的卫星载荷传力路径不直接、安装点载荷集中复杂的难点,提出一种"板筒式+加强梁组合式"主承力结构。国内首颗大型SAR载荷外挂的卫星——高分三号(GF-3)卫星,以板筒式结构为基础,通过在SAR载荷压紧安装点间布置贯穿星体的6根加强梁以及舱板布局设计,解决了SAR载荷无法直接安装于主承力构架带来的整星纵向频率偏低、载荷安装点应力集中等设计难题。     

大型载人航天器舱外试验支持技术

为舱外试验提供支持和保障条件是大型载人航天器的重要任务,文章根据大型载人航天器舱外载荷的不同类型,提出了标准舱外载荷试验平台和大型舱外载荷试验平台总体设计方案,阐述了舱外载荷试验平台对试验项目的支持资源,明确了舱外载荷试验平台在轨应用流程,并介绍了舱外载荷试验平台的地面验证情况。最后,总结了大型载人航天器舱外试验支持技术的特点,对该技术的在轨应用和验证情况进行了说明,并对技术应用于在轨服务和在轨设施建造任务进行了展望。     

国外小型卫星公用平台模块化设计简况

概述了国外小型卫星的发展及其公用平台模块化设计的效能,重点介绍了英国、美国海军和空军研制的小型卫星公用平台模块化设计情况,对我国研制的小型卫星公用平台应走通用化、系列化、组合(模块)化的设计路子进行了分析,并提出了建议。     

通信卫星载荷舱设备半物理仿真测温优化方法

针对通信卫星载荷舱设备温度测量,提出一种基于载荷舱热控边界设置有限测温点与地面数据(热试验或热分析)挖掘结合的半物理仿真测温方法,用以替代设备设置测温点直接物理遥测的传统测温方式,实现载荷舱测温点使用数量的优化减配。该测温优化方法在"东方红四号"平台卫星上得到验证——与传统测温方式相比,载荷舱测温点数量减少70%以上,减重约6 kg,载荷舱测温系统的工程设计及研制费效比降低70%以上。     

大型GEO通信平台主动段力热综合性能分析

对于大型高价值卫星,为增强卫星的抗风险能力,在极端温度环境、相较一般发射工作程序有所偏离的情况下,进行了卫星平台的力热性能分析。分析结果表明:采用3D舱板的有限元分析模型能够更好地揭示平台的结构变形;主动段的热变形只占力热综合变形的较少部分,并且随着主动段趋于结束,热变形在力热综合变形的占比在增加。平台的热分析温度结果为50.84~-11.89 ℃,未超出卫星的极限温度要求,表明卫星的热性能有一定保持能力。但是,热耗较大的舱板在给定的较极端边界条件下,分析结果较一般条件下的热平衡试验结果温度高约25 ℃。力热综合分析的结构变形结果最大为1.73 mm,不会危及卫星结构强度,表明卫星平台具有一定结构性能保持能力,但结构变形的结果已经接近结构局部精度的要求量级,值得关注。     

卫星公用平台型谱规划

总结国外卫星公用平台(波音、洛马、阿姆斯特留等欧美公司制造的卫星公用平台)的发展情况和特点,设计卫星公用平台型谱框架,明确平台型谱的设计原则,选取最能体现卫星公用平台型谱固有特性的特征参数,提出一个科学、合理的卫星公用平台型谱框架,形成有序发展的、成熟的、可应用的卫星公用平台系列。     

基于在轨组装维护的多载荷协同观测卫星平台构型设计

针对高轨遥感卫星多载荷协同观测和一致测量应用需求,在前期总体技术方案研究的基础上,通过开展现有在轨组装航天器和高轨卫星公用平台的构型调研,提出了一种适用于多载荷协同观测需求的平台构型设计方案。平台利用CZ-5运载火箭发射并在轨展开,采用“网格式中心承力筒+板+桁架”式的总体构型,开展了主传力路径、贮箱承载结构、网格式中心承力筒等的细化设计工作,并进行了结构产品的初步设计,建立了平台结构整星的有限元模型。仿真分析表明:平台结构整星的各向一阶频率均能满足运载火箭的频率要求。基于标准化、通用化的平台接口设计,使其具备可扩展及可维修的能力,大大提升了平台鲁棒性。基于全网格筒的主承力设计,增强平台结构承载能力,并改善平台内部热环境。该设计方案可为基于在轨组装维护的高轨遥感大平台结构的设计提供有价值的参考。