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1、上海航天10AEROSPACESHANGHAI2003年第4期文章编号:1006-1630(2003)04-0010-05空间实验室大面积太阳电池阵技术研究李瑞祥,王治易,肖杰,狄文斌,肖余之(上海宇航系统工程研究所,上海201108)摘要:介绍了空间实验室大面积太阳电池阵的方案构型,并进行了模态分析、热结构耦合分析和动力学仿真分析。生产出了全尺寸的集成演示样机,进行了展开试验、主展开机构的模态试验,以及半刚性太阳电池板和二自由度驱动机构的振动试验。计算和试验结果表明,技术方案是可行的。关键词:空间实验室;太阳电池阵;
2、展开机构;演示系统中图分类号:V442;TM914.43文献标识码:AStudyonTechnologyofLargeAreaSolarArrayinSpaceLabLIRu-ixiang,WANGZh-iyi,XIAOJie,DIWen-bin,XIAOYu-zhi(AerospaceSystemEngineeringShanghai,Shanghai201108,China)Abstract:Theconfigurationoflargesolararrayinspacelabisputforwardinthisp
3、aper,andthemode,thermalcouplinganddynamicsstimulationanalysisismade.Theintegrateddemonstrationsystemmodeloflargesolararrayhasbeenproducedalready.Onthebaseofthesampler,thetestsofdeployment,maindeploymentmechanismmode,sem-irigiditysolarcellpanelvibrationandtwo-dim
4、ensiondrivemechanismarecarriedout.Theresultoftheanalysisandtestisshowedthatthistechnologyprojectisfeasible.Keywords:Spacelab;Solararray;Deploymentmechanism;Demonstrationmodel0引言膜基板。法国戈纳航空空间公司也进行了类似的研未来空间实验室和大型航天器的太阳电池阵单究,其每块板都由空心的碳纤维复合材料方形管组成,太阳电池安装在预紧的柔性Kapton基
5、板上。美翼展开长度将大于几十米。由此带来了一系列必须国洛克希德公司研制的电推进(SEPS)太阳电池阵解决的技术问题,即应尽量满足质量小、展开可靠性高和弯曲自然频率尽可能高的要求。但这3个独立是第1次采用电推进的大型可回缩柔性太阳电池阵。它每翼有41块折叠太阳板,用可盘绕的格子式的设计参数是相互制约的,必须进行特定优化和权连续梁支柱展开。为了使太阳电池阵可以回缩,每衡设计。若采用大面积的刚性太阳电池阵,则质量半块板用碳纤维复合材料框架加强。美国休斯公司就成为突出的问题。为实现超轻型化,国际上普遍研制的柔性卷式太阳阵(FR
6、USA)已应用于/哈勃0采用半刚性和柔性的太阳电池阵作为主要研究对象[1]。太空望远镜。日本的大型地球观察卫星ADEOS、美国的飞行试验太阳电池阵(SAFE)和洛克希德公司加拿大技术卫星(CTS)第1次使用柔性折叠式为俄罗斯/和平号0空间站生产的太阳电池阵,以及太阳电池阵,它由若干块柔性敷层组成。这些敷层美国洛克#马丁公司为国际空间站制造的可展开、可在收藏时能像手风琴那样折叠起来,进入空间后可收缩的太阳电池阵均为半刚性和柔性的太阳电池用1根可伸展的支杆展开。德国MBB公司制造的[2,3]阵。超轻板(ULP)太阳阵,采用
7、刚性框架支撑预紧的薄包装式柔性太阳阵的中心机械元件是能使太阳电池基板伸展和收缩的展开支柱。它在整个太阳阵收稿日期:2002-06-14;修回日期:2003-05-21系统中占的比重很大,要求质量轻、包装尺寸小、可作者简介:李瑞祥(1964~),男,研究员,主要研究方向为航天器结构与机构。靠性高、热变形小和定位精度高,并有足够的刚度与2003年第4期李瑞祥,等:空间实验室大面积太阳电池阵技术研究11强度。就大型结构的刚度和质量来说,桁架形式的梁结构是最有效的,它具有结构质量小、刚度好、外形尺寸小和热变形小的特点。这些铰链
8、或盘绕的格子式支柱结构的效率较高,已成为很多大型太阳电池阵伸展机构的优选类型,也是近年来的主要发展[1]趋势。我国也开展了空间实验室大面积太阳电池阵技术的研究。通过方案论证,对适合我国未来空间实验室的大面积太阳电池阵的构型、展开形式、结构材图1太阳电池阵展开状态构型料和太阳电池片等方面,提出了技术要求,并进行了Fig.1Deplo
