新型捕獲對接機構(gòu)仿真分析與試驗研究.pdf

1、航天器捕獲對接技術(shù)是航天領(lǐng)域的一項關(guān)鍵技術(shù)，捕獲機構(gòu)的設(shè)計分析與仿真是實現(xiàn)太空對接任務(wù)順利完成的可靠保證。航天器之間成功捕獲對接為后續(xù)的在軌服務(wù)提供保障，并且可實現(xiàn)裝配和更換在軌模塊、太空廢棄模塊捕獲回收等任務(wù)，提高航天器使用壽命的同時又降低了航天試驗的成本。
　　本文參考國內(nèi)外較成熟的捕獲技術(shù)方案，針對本課題對捕獲機構(gòu)的技術(shù)要求，對應(yīng)用于在軌航天器捕獲的新型對接機構(gòu)進(jìn)行了總體方案設(shè)計以及構(gòu)型運動學(xué)分析，機構(gòu)的設(shè)計方案具有獨立的驅(qū)

2、動控制系統(tǒng)，并對各運動組件的運動特性進(jìn)行分析，建立的數(shù)學(xué)模型可為后續(xù)仿真分析提供理論支撐。
　　本文采用了牛頓—歐拉數(shù)學(xué)思想建立了航天器捕獲對接緩沖階段動力學(xué)方程，分別采用矢量法以及微分矩陣法建立了緩沖方程的數(shù)學(xué)描述，建立緩沖過程的能量傳遞方程以及捕獲拉進(jìn)階段的位置描述方程。通過計算機仿真軟件對機構(gòu)的捕獲過程進(jìn)行了動力學(xué)分析，來驗證整個機構(gòu)設(shè)計的合理性，并通過仿真分析得到緩沖過程的力學(xué)特性曲線以及緩沖參數(shù)在取不同初始值時的變化規(guī)律

3、，進(jìn)而確定滿足緩沖力要求時緩沖參數(shù)的取值范圍。通過仿真分析驗證機構(gòu)整體的動力學(xué)特性符合要求，同時需要對機構(gòu)關(guān)鍵部件鎖爪進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，分析結(jié)果中出現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變的危險區(qū)域，為了提高鎖爪安全可靠性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并進(jìn)行模態(tài)分析獲得了鎖爪各階的模態(tài)振型，優(yōu)化后的鎖爪結(jié)構(gòu)符合了安全可靠性要求。
　　最后對所設(shè)計的航天器捕獲對接機構(gòu)進(jìn)行試驗研究。通過試驗來驗證捕獲機構(gòu)設(shè)計的合理性，以及與各項設(shè)計指標(biāo)參數(shù)的匹配性。并對不同的初始吊裝間距的