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太阳翼侧板展开过程重力卸载装置的研究

陈金亮  
【摘要】:近年来,人们生活的需求不断提升,要求卫星具备的功能越来越多,科学家们不得不研发一些新型的大型太阳翼来满足其能量需求。在太阳翼投入使用前,必须经过严格的地面测试。而要想获得可靠的地面测试数据,就必须为太阳翼提供一个模拟的微重力环境的试验装备。传统的地面试验装备自身惯量过大,摩擦阻力大,只能满足小型太阳翼纵向展开要求。而本课题中的太阳翼结构较大,且为横向展开方式,是一种全新的大型太阳翼。因此,需设计全新的重力卸载装置,来提供其地面展开试验所需的微重力环境。本文的主要工作和成果如下:1、阐述了微重力环境模拟技术的研究现状,介绍了目前国内外几种常见的微重力环境模拟方法,提出了微重力环境模拟技术关键在于重力补偿和质心跟随。2、分析了传统大型太阳翼和新型大型太阳翼的区别,介绍了本课题所研究的横向展开部分的太阳翼的结构和展开过程,并对辅助其展开的重力卸载装置设计了三个方案,得出电机跟随方案和双杆-齿轮跟随方案无法满足要求,而单杆-滑轮方案跟随方案安全系数高、质量轻、摩擦力小,是最适合本项目的方案。3、从保障太阳翼安全,尽可能减小自身惯量和减轻纵向展开压力的角度出发,提出了装置所需满足的功能要求和性能要求,详细设计了单杆-滑轮方案中侧板吊挂组件、翻转梁机构和中外板吊挂组件的结构。4、运用ADAMS软件对重力卸载装置模型、太阳翼模型和两者结合的整体模型进行了运动仿真,得到重力卸载装置可实现对太阳翼侧板的质心跟随,但不满足张力恒定性要求,随后通过对翻转梁结构的优化,使重力卸载装置达到了对太阳翼侧板恒张力吊挂的要求。5、制作了重力卸载装置,搭建了实验平台,就平台搭建过程中遇到的问题做了分析并提出了改进措施。最后设计了相关实验测试了重力卸载装置的性能,得出重力卸载装置的性能是满足要求的。


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