本發明涉及航空航天，涉及一種雙星自串聯主承力結構，尤其涉及一種適應小衛星配置大貯箱的雙星自串聯主承力結構。
背景技術：
1、在航空航天領域的衛星發射任務中，傳統衛星串聯發射方式通常依靠運載火箭在整流罩內通過衛星適配器內支撐結構實現上下兩顆衛星的連接，常規串聯發射火箭內支撐結構如圖1火箭整流罩所示。然而，該方式存在顯著缺陷：由于運載火箭需額外提供內支撐結構，導致發射質量無法被最大化利用，進而造成發射成本居高不下。與此同時，小衛星配置的100l大貯箱多采用板式結構支撐，傳統大貯箱板式支撐結構如圖2所示，但其鼓皮效應明顯、大貯箱力學響應大。為解決這一問題，往往需要增加加強結構以提升剛度，但實際效果甚微，進一步加劇了結構重量的浪費。
2、綜上所述，傳統衛星串聯發射中的支撐結構設計不僅導致發射質量利用率低、成本高昂，大貯箱板式支撐結構的力學響應問題也難以通過常規加強手段有效解決。
技術實現思路
1、為解決現有技術中的上述問題中的至少一部分問題，本發明提供了一種雙星自串聯主承力結構，具體提供一種適應小衛星配置大貯箱的雙星自串聯主承力結構。
2、本發明提供一種雙星自串聯主承力結構，雙星包括下星以及設于下星上的上星，所述下星包括下星艙體，所述上星包括上星艙體，所述下星艙體與上星艙體平齊，所述雙星自串聯主承力結構包括:
3、下星主承力結構，其為所述下星艙體的承力結構，所述下星主承力結構包括支撐框架以及設于支撐框架上的多個桿件，所述桿件設于所述下星艙體沿高度方向的棱角處；
4、上星主承力結構，其為所述上星艙體的承力結構，所述上星主承力結構包括多個桁架以及與多個桁架連接的第一法蘭，所述桁架設于所述上星艙體沿高度方向的棱角處，所述多個桁架聚收布設形成聚收處，所述第一法蘭設于所述聚收處；以及
5、星間連接結構，其用于連接所述下星主承力結構和上星主承力結構，所述星間連接結構設于所述下星主承力結構和上星主承力結構之間，以形成雙星自串聯主承力結構。
6、進一步地，所述下星包括第一頂板、第一底板以及設于第一頂板和第一底板之間的多個第一側板，所述第一頂板、第一底板以及多個第一側板合圍形成所述下星艙體；所述上星包括第二頂板、第二底板以及設于第二頂板和第二底板之間的多個第二側板，所述第二頂板、第二底板和多個第二側板之間形成所述上星艙體；所述星間連接結構設于所述第一頂板和第二頂板之間，以連接所述下星艙體和上星艙體。
7、進一步地，所述下星艙體和上星艙體為立方艙體。
8、進一步地，所述支撐框架設于所述第一底板底部，所述支撐框架包括圓環體、設于圓環體以內的交叉體、設于圓環體以外的延伸支腿，所述交叉體包括相互交叉的第一支腿和第二支腿，所述第一支腿和第二支腿與所述圓環體相交形成端部交點，所述延伸支腿沿所述端部交點向外延伸至所述第一底板的頂點處。
9、進一步地，所述第一支腿和第二支腿相交于所述圓環體中心形成中心交點。
10、進一步地，所述支撐框架一體成型。
11、進一步地，所述圓環體與所述交叉體和延伸支腿螺紋連接，所述延伸支腿與所述星箭對接接頭螺紋連接。
12、進一步地，所述支撐框架為碳纖維框架。所述支撐框架選用碳纖維m55j。
13、進一步地，所述圓環體、交叉體和延伸支腿通過16個m6螺釘螺接成一個整體。
14、進一步地，所述下星還包括第一貯箱以及用于支撐第一貯箱的貯箱支架，所述貯箱支架設于所述第一底板上，即所述貯箱支架與支撐框架分別設于所述第一底板的頂部和底部；所述貯箱支架為柱體支架，所述貯箱支架的柱體直徑與所述圓環體的直徑相同，以加強對所述第一貯箱的支撐作用。
15、進一步地，所述下星主承力結構還包括：
16、星箭對接接頭，其用于連接所述下星和火箭，所述星箭對接接頭設于所述延伸支腿的端部；以及
17、桿件接頭，其用于連接所述星間連接結構和下星，所述桿件接頭和星箭對接接頭分別設于所述桿件的兩端；和/或
18、所述星間連接結構分別與所述第二頂板和第一頂板連接，所述桿件與所述桿件接頭和星箭對接接頭卡接；和/或
19、所述桿件接頭包括依次連接的桿件接頭本體一、桿件接頭本體二和桿件接頭本體三，所述第一頂板與所述桿件接頭本體二螺紋連接，所述第一底板與所述星箭對接接頭螺紋連接，所述第一側板與所述桿件螺紋連接。
20、進一步地，所述桿件接頭的材質為鍛鋁2a14t6。所述星箭對接接頭的數量為四個。
21、進一步地，所述星箭對接接頭與所述延伸支腿的端部螺紋連接；所述桿件接頭和星箭對接接頭分別設于所述桿件的頂端和底端。所述桿件接頭通過4個m6螺釘與所述桿件連接；所述星箭對接接頭過m8螺釘與所述桿件連接。
22、進一步地，所述桿件為空心圓柱桿，所述桿件的外徑為30mm，內徑為24mm；所述桿件的材質為鋁合金2a14t6。
23、進一步地，所述桿件還與所述桿件接頭和星箭對接接頭螺紋連接，所述桿件還包括設于桿件本體一端的第一連接體以及設于桿件本體另一端的第二連接體，所述第一連接體與所述星箭對接接頭螺紋連接；所述第二連接體與所述桿件接頭螺紋連接。
24、進一步地，所述第一連接體與所述星箭對接接頭通過四個m10螺釘連接，以將所述桿件與所述星箭對接接頭進行進一步加強連接；所述第二連接體與所述通過m6螺釘連接，以將所述桿件與所述桿件接頭連接。
25、進一步地，第一頂板和桿件接頭之間還設有多個第一角片，所述第一角片為l型角片，所述第一角片設于所述第一頂板的角部，所述第一頂板與所述桿件接頭本體二通過所述第一角片螺紋連接，連接時：所述第一角片的其中一板與所述桿件接頭螺紋連接，另一板與所述第一頂板螺紋連接。
26、進一步地，所述桿件接頭通過m4螺釘與所述第一角片連接，便于總裝過程中通過第一頂板保證承力結構精度。
27、進一步地，所述桿件接頭上還開設有減重槽。減重槽以在保證強度的同時減輕重量。
28、進一步地，所述星箭對接接頭底部設有爆炸螺栓安裝孔，以通過螺栓連接所述星箭對接接頭與火箭；運載火箭分離彈簧頂桿與所述星箭對接接頭底部接觸，以使星箭分離后衛星與火箭各自遠離。
29、進一步地，所述桿件包括桿件本體以及設于桿件本體上的凸臺，所述凸臺沿所述桿件本體軸向間隔布設，所述凸臺包括第一凸臺，，所述第一側板與所述第一凸臺螺紋連接，所述第一凸臺為多邊形凸臺，且所述第一凸臺至少有兩邊相互垂直或空間上相互垂直，以使安裝在同一桿件本體上的相鄰的第一側邊相互垂直；和/或
30、所述桿件本體兩端還分別設有第一延伸段和第二延伸段，所述星箭對接接頭頂部開設有第一槽體，所述第一槽體與所述第一延伸段相適形，以使所述第一延伸段插入所述第一槽體；所述桿件接頭底部開設有第二槽體，所述第二槽體與所述第二延伸段相適形，以使所述第二延伸段插入所述第二槽體。第一延伸段和第二延伸段插入所述桿件接頭增加其抗剪作用。
31、進一步地，所述第一槽體和第二槽體都進行了倒圓角設計，以方便所述桿件的插入，以降低安裝難度。所述第一延伸段和第二延伸段的長度為20mm。
32、進一步地，所述第一側板與所述桿件本體采用m5螺釘和m6螺釘螺紋連接。根據實際結構連接強度需要，相鄰所述凸臺之間間隔為70-100mm。
33、進一步地，所述凸臺用于連接所述桿件和第一側板(蜂窩板)，所述凸臺上開設有第一側板安裝孔。
34、進一步地，所述第一凸臺為三邊形凸臺，所述三邊形凸臺包括依次連接的凸臺一、凸臺二和凸臺三，所述凸臺一和凸臺三空間上相互垂直，所述凸臺一和凸臺三上開設有第一側板安裝孔，安裝時：相鄰的第一側板分別貼合所述凸臺一和凸臺三，使用螺釘穿設所述第一側板安裝孔，以形成各個第一側板合圍的下星艙體。
35、進一步地，所述凸臺還包括第二凸臺，所述第二凸臺為弧形凸臺，所述第一凸臺和第二凸臺沿所述桿件本體的外壁周向合圍。
36、進一步地，所述上星全桁架式結構。
37、進一步地，所述桁架包括桁架本體以及用于連接桁架本體的連接組件，所述桁架本體包括豎桿以及設于豎桿兩端的上斜桿和下斜桿，所述上斜桿和下斜桿沿所述聚收處方向內收形成第三交點，所述上斜桿與所述豎桿的端點相交處為第一交點，所述下斜桿與所述豎桿的端點相交處為第二交點，所述桁架本體還包括橫桿，所述橫桿的一端設于所述第三交點處，另一端與所述豎桿垂直相交形成第四交點；和/或
38、所述連接組件為多通空心連接組件，所述連接組件包括連接組件本體以及設于連接組件本體內的空腔，所述空腔與所述桁架本體相適形，以使所述豎桿、上斜桿、下斜桿和橫桿穿設于對應連接組件本體的空腔后，形成所述桁架；和/或
39、所述第二頂板和第二底板與所述豎桿兩端螺紋連接，所述第二側板與所述豎桿螺紋連接。
40、進一步地，所述桁架本體為空心桁架本體，減輕所述承力結構的重量，所述豎桿包括豎桿本體，所述豎桿本體的截面為多邊形，且所述多邊形至少有兩邊相互垂直或空間上相互垂直，以使安裝在同一豎桿本體上的相鄰的第二側邊相互垂直；和/或
41、所述連接組件包括連接件一、連接件二、連接件三和連接件四，所述連接件一、連接件二、連接件三和連接件四分別設于所述第一交點、第二交點、第三交點和第四交點處，所述連接件一包括連接件一本體以及設于連接件一本體上的第一連接片，所述連接件二包括連接件二本體以及設于連接件二本體上的第二連接片，所述第二頂板和第二底板分別與所述第二連接片和第一連接片螺紋連接。
42、進一步地，所述連接組件為碳纖維連接組件，所述桁架通過所述連接組件，使用膠接和/或鉚接形成。
43、進一步地，所述連接件一還包括設于連接件一本體內的多個空腔，所述連接件二還包括設于連接件二本體內的多個空腔，所述連接件三包括連接件三本體以及設于連接件三本體內的多個空腔，所述連接件四包括連接件四本體以及設于連接件四本體內的多個空腔；所述連接件一本體、連接件二本體、連接件三本體和連接件四本體的壁厚為2mm，所述第一連接片和第二連接片處是應力集中的地方，所述第一連接片和第二連接片的壁厚為6mm。
44、進一步地，所述橫桿、上斜桿和下斜桿的截面為方形，所述豎桿的截面為六邊形，所述豎桿包括第一彎折板以及與第一彎折板合圍連接的第二彎折板，所述第一彎折板包括依次連接的板件一、板件二和板件三，所述板件一和板件三空間上相互垂直，以使安裝在同一豎桿上的相鄰的第二側邊相互垂直。為保證桁架豎桿與第二側板的安裝界面，所述豎桿設計成六面體。
45、進一步地，進一步地，所述桁架為碳纖維桁架。碳纖維選用碳纖維m55j，以保證其擁有足夠的剛度；所述橫桿、上斜桿和下斜桿的截面為正方形，大小為40mm；所述桁架的壁厚為2mm。
46、進一步地，所述板件一和板件三上開設有第二側板安裝孔一。
47、進一步地，所述星間連接結構與所述第二頂板螺紋連接；所述星間連接結構與所述第一頂板螺紋連接。
48、進一步地，所述連接件一和連接件三設于所述豎桿兩端，并分別與所述第二頂板和第二底板螺紋連接。
49、進一步地，所述豎桿內還設有預埋件，所述預埋件沿所述豎桿軸向布設，并與所述豎桿相適形，所述預埋件包括預埋件本體以及開設于預埋件本體上的第二側板安裝孔二，所述第二側板安裝孔二提供螺紋接口，所述第二側板安裝孔一與第二側板安裝孔二對應，所述第二側板與所述豎桿通過所述預埋件螺紋連接。、
50、進一步地，所述豎桿本體外壁還設有墊片，以確保安裝面的形位及位置精度，便于總裝以及保證整星的安裝精度，所述墊片設于所述板件一和板件三上，所述墊片上開設有第二側板安裝孔三，所述第二側板安裝孔三與所述第二側板安裝孔一與第二側板安裝孔二對應，安裝所述第二側板時，墊片處于所述第二側板與所述豎桿本體之間。安裝時：螺釘依次穿過所述第二側板安裝孔三、第二側板安裝孔一和第二側板安裝孔二。
51、進一步地，所述桁架與所述第一法蘭螺紋連接，所述第一法蘭和桁架之間還設有多個第二角片，所述第二角片為l型角片，所述第二角片設于所述桁架兩側，并置于所述第一法蘭底部，所述桁架與所述第一法蘭連接時：所述第二角片的其中一板與所述桁架螺紋連接，另一板與所述第一法蘭螺紋連接；和/或
52、所述上星還包括第二貯箱，所述第二貯箱的一端與所述第二底板螺紋連接，另一端與所述第一法蘭螺紋連接，所述第二角片用于增大所述桁架與第二貯箱的連接面積，所述第二角片螺接于所述桁架兩側。
53、進一步地，所述第二貯箱為柱體貯箱，所述第一法蘭為圓環法蘭，所述第二貯箱上還設有與所述第一法蘭匹配的第二法蘭，所述第二法蘭與所述第一法蘭螺紋連接。即所述第一法蘭將所述桁架與第二法蘭連接起來，以將所述第二貯箱與桁架連接。
54、進一步地，為保證有足夠的剛度、降低正弦振動響應的放大系數，所述第一法蘭采用碳纖維m55j材料，壁厚15mm。所述第一法蘭提供了與第二貯箱的安裝接口。
55、進一步地，所述星間連接結構包括轉接環以及設于轉接環底部的底座，所述轉接環與所述第二頂板連接，所述底座與所述桿件接頭連接。
56、進一步地，所述轉接環上開設有第二通孔，所述第二通孔連接處的轉接環厚度為8mm；所述底座上開設有第一通孔，所述第一通孔連接處的底座厚度為8mm。所述轉接環與所述第一頂板通過螺釘連接；所述底座與所述桿件接頭通過m8螺釘連接。
57、進一步地，所述第二通孔的數量為四個，直徑為8.2mm，所述第一通孔的的數量為四個，直徑為8.5mm。
58、進一步地，所述星間連接結構還包括螺栓和分離螺母，螺栓用于連接轉接環和底座，底座-分離螺母－螺栓－轉接環承受軸向拉壓和剪力引起的彎矩載荷，轉接環-底座錐面接觸承受剪力載荷，整個星間連接結構采用螺栓傳遞連接力，傳力路徑簡潔，受力均勻。
59、進一步地，所述下星還包括下星組件，所述下星組件設于所述下星艙體內；所述上星還包括上星組件，所述上星組件設于所述上星艙體內。
60、本發明至少具有下列有益效果：1)本發明中雙星自串聯主承力結構傳力路徑簡單直接，符合力流連續性原理和最短傳力路徑原則，相比傳統板式大貯箱支撐結構正弦振動響應可降低約2.5g；2)本發明中桁架結構可設計性強，可使用較少的輕質結構材料獲得較高的結構剛度和強度、提高結構效率，相比傳統板式大貯箱支撐結構可減重約20kg，極大節約發射結構重量；3)本發明中雙星自串聯主承力結構在未來可普遍應用在500kg級以下微小衛星中，對于低成本發射、輕量化衛星攜帶大貯箱燃料開展深空探測具有推進意義。