重復(fù)折展鎖解式太陽翼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其性能測試.pdf

1、太陽翼是提供航天器空間電源的主要形式，太陽翼可靠的展開鎖定是保證其正常在軌工作與準(zhǔn)確對日定向的關(guān)鍵。開發(fā)重復(fù)折展鎖解式太陽翼機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)航天器變軌或大幅調(diào)姿時(shí)太陽翼的折疊收攏、變軌結(jié)束或姿控結(jié)束后太陽翼的重復(fù)展開，對確保太陽翼正?？煽抗ぷ鳌⒈ＷC航天器的姿態(tài)穩(wěn)定性和飛行安全性具有重要意義。
　　本文以折疊式太陽翼為研究對象，提出一種關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解式太陽翼機(jī)構(gòu)，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)特性分析與地面低重力展開性能試驗(yàn)，主要研究工作包

2、括以下幾個(gè)方面:
　　依據(jù)太陽翼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，擬定關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解式太陽翼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，介紹其工作原理，對其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重復(fù)折展機(jī)構(gòu)、重復(fù)鎖解機(jī)構(gòu)、連接架與基板進(jìn)行理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成重復(fù)折展鎖解式太陽翼機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)總成設(shè)計(jì)與原理樣機(jī)加工。
　　為模擬太陽翼空間在軌展開工況，設(shè)計(jì)機(jī)電一體化太陽翼低重力試驗(yàn)臺(tái)。在參考國內(nèi)外低重力試驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上，確定重復(fù)折展鎖解式太陽翼低重力試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)要求，完成試驗(yàn)臺(tái)方案設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)，并研制電氣測試系統(tǒng)，以測量太陽翼展開力學(xué)特性，為后續(xù)地面試驗(yàn)提供技術(shù)支持。
　　依據(jù)重復(fù)折展鎖解式太陽翼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與傳動(dòng)順序，建立太陽翼展開運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析與仿真模型，求得太陽翼連接架及各基板位移、速度、加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律;建立太陽翼展開狀態(tài)懸臂梁等效模型，利用“動(dòng)-勢能駐值原理”求得太陽翼展開狀態(tài)理論模態(tài)基頻，采用ANSYS/Workbench軟件對太陽翼展開狀態(tài)簡化模型進(jìn)行整體有限元分析，求得太陽翼各階振型與振頻;針對太陽翼有根

4、樹鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基于速度變分原理和單向遞推組集建模方法建立太陽翼柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論模型，并對太陽翼柔性多體系統(tǒng)展開過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)算例仿真，研究蜂窩夾層復(fù)合式基板柔性結(jié)構(gòu)對太陽翼展開力學(xué)規(guī)律的影響，獲得太陽翼基板質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)角度、角速度、角加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為地面試驗(yàn)提供理論依據(jù)。
　　最后，利用太陽翼低重力試驗(yàn)臺(tái)對太陽翼原理樣機(jī)進(jìn)行地面展開性能試驗(yàn)，包括常溫常壓功能驗(yàn)證試驗(yàn)、重復(fù)展開定位精度試驗(yàn)和展開力學(xué)特性試驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、