航天器分步展开式太阳翼设计与研究
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随着我国空间航天器技术的日益发展,常规的一次展开式太阳翼虽然技术成熟,但越来越不能满足未来的技术需求,基于更好的进行航天器变轨过程姿态控制和减少太阳光压干扰力矩的目的,需要对采用T型布局、分步展开构型的太阳翼进行设计与研究,这对于满足未来技术发展趋势具有重要意义。本文针对分步展开式太阳翼的展开构型特点和任务指标要求,提出了两种总体布局方案,并进行了方案对比和分析,确定了总体方案。在此基础上完成了基板、连接架、展开机构和压紧释放机构等部件的详细设计,最终完成了整个方案的设计和PRO/E数字模装。为了验证设计方案的正确性和指标的符合性,通过ADAMS和PATRAN软件建立了展开动力学模型和有限元模型,在此基础上完成了展开运动学和动力学、模态特性和强度分析仿真工作,其运动特性、展开和收拢状态模态频率和在发射、在轨展开及变轨等三种工况下的强度裕度均满足指标要求,表明分步展开太阳翼方案合理可行,可以实现研究目标。
摘要 | 第3-4页 |
ABSTRACT | 第4页 |
第一章 绪论 | 第7-14页 |
1.1 课题的来源及意义 | 第7-8页 |
1.1.1 课题的来源 | 第7页 |
1.1.2 课题研究的意义 | 第7-8页 |
1.2 国内外研究现状综述 | 第8-13页 |
1.2.1 国外研究现状 | 第8-12页 |
1.2.2 国内研究现状 | 第12-13页 |
1.3 课题的研究目标和主要研究内容 | 第13-14页 |
1.3.1 研究目标 | 第13页 |
1.3.2 研究内容 | 第13-14页 |
第二章 分步展开太阳翼总体设计 | 第14-38页 |
2.1 任务和功能 | 第14页 |
2.2 技术指标要求 | 第14-15页 |
2.3 设计方案 | 第15-24页 |
2.3.1 构型设计 | 第15-17页 |
2.3.2 总体方案论证与选取 | 第17-20页 |
2.3.3 产品组成 | 第20-21页 |
2.3.4 外形尺寸及包络 | 第21-22页 |
2.3.5 压紧点和约束点布置 | 第22页 |
2.3.6 展开到位指示 | 第22-24页 |
2.4 各部件设计方案 | 第24-34页 |
2.4.1 基板 | 第24-26页 |
2.4.2 连接架 | 第26-28页 |
2.4.3 板间展开锁定机构 | 第28-32页 |
2.4.4 压紧释放和约束释放机构 | 第32-34页 |
2.5 可靠性设计与分析 | 第34-36页 |
2.5.1 力矩裕度分析 | 第34页 |
2.5.2 润滑设计 | 第34-35页 |
2.5.3 机构 FMEA 分析 | 第35-36页 |
2.6 本章小结 | 第36-38页 |
第三章 太阳翼展开运动学和动力学仿真 | 第38-54页 |
3.1 仿真模型的建立 | 第38-43页 |
3.1.1 第一步展开模型 | 第38-42页 |
3.1.2 第二步展开模型 | 第42-43页 |
3.2 计算输入 | 第43-45页 |
3.3 分析结果 | 第45-52页 |
3.3.1 不考虑电缆阻力矩 | 第46-49页 |
3.3.2 考虑电缆阻力矩 | 第49-52页 |
3.4 结果汇总 | 第52-53页 |
3.5 本章小结 | 第53-54页 |
第四章 太阳翼模态特性及强度分析 | 第54-67页 |
4.1 计算输入 | 第54-56页 |
4.2 有限元建模 | 第56-58页 |
4.2.1 连接架主梁等效模型 | 第56页 |
4.2.2 基板建模 | 第56页 |
4.2.3 铰链和压紧杆建模 | 第56-58页 |
4.3 模态特性 | 第58-61页 |
4.4 强度分析 | 第61-66页 |
4.4.1 载荷条件 | 第61页 |
4.4.2 计算结果 | 第61-66页 |
4.4.3 结果汇总 | 第66页 |
4.5 本章小结 | 第66-67页 |
第五章 总结与展望 | 第67-69页 |
5.1 总结 | 第67页 |
5.2 本文的不足及展望 | 第67-69页 |
参考文献 | 第69-71页 |
致谢 | 第71-72页 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 | 第72-73页 |
附件 | 第73-75页 |
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