空间旋转飞网捕获系统机构设计与仿真研究

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1、中图分类号：V423.9论文编号：102871515-S027学科分类号：082501硕士学位论文空间旋转飞网捕获系统机构设计与仿真研究研究生姓名朱超学科、专业飞行器设计研究方向航天器总体设计指导教师陈金宝副教授南京航空航天大学研究生院航天学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsMechanismDesignandSimulationResearchforSpaceSpinningWebSyst

2、emAThesisinFlightVehicleDesignbyZhuChaoAdvisedbyAssociateProf.ChenJinbaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证

3、书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要我国载人航天三期即将开展空间站建设，在轨空间碎片的处理将是空间站面临的重要问题。近年来针对空间碎片等非合作目标提出了一种柔性捕获技术——飞网捕获。基于现有飞网捕获系统展开过程中容易发生翻滚缠绕，展开后不易控制网形等问题，本文提出了一种新的空间旋转飞网捕获系统，并进行相应的研究工作：首先，在捕获任务需求和设

4、计要求的基础上，设计旋转飞网系统各结构与机构方案，建立整个系统的三维模型，并针对提出的旋转展开方式，对飞网材料，构型，展开策略等进行分析；其次，针对飞网展开不稳定问题和飞网翻滚缠绕问题，建立三维数学分析模型和运动模型，利用MATLAB软件和ADAMS软件分别对其进行飞网展开的模拟，仿真结果表明旋转的飞网可在短时间内稳定有序展开，并在展开后保持稳定形状；然后，针对展开后飞网与目标的碰撞问题，使用ANSYS/LS-DYNA软件并采用APDL参数化语言对飞网和目标进行快速建模，仿真结果可很好地体现展开后旋转柔性飞网与刚体目标的碰撞效果,以及旋

5、转飞网的柔性；最后，设计简单的旋转飞网地面试验方案，为以后进行地面试验提供一定的借鉴。关键词：空间飞网，旋转展开，非合作目标，分析模型，运动建模，碰撞建模I空间旋转飞网捕获系统机构设计与仿真研究ABSTRACTConsideringthespacedebrisenvironmentinrecentyears,theprocessingofon-orbitdebriswillbecometheimportantproblemofthespacestationconstructioninthethirdstageofChina'sspace

6、mannedflight.Forthenon-cooperativetargetssuchasthespacedebris,thespacewebcapturesystem,anewflexiblecapturetechnology,hasbeenproposed,butthewindinganduncontrolledshapeofspacewebwillhappenduringthewebdeploymentofexistingcaputresystem.Aroundtheseproblems,anewspinningspacewe

7、bsystembythecentrifugalforceisputforwardandthecorrespondingresearcheswillbeconducted:Firstly,basedonthecapturemissionanddesignrequirements,thestructureandmechanismschemesofthespinningwebsystemaredesigned,andthethree-dimensionalmodelofthewholesystemisestablished.Inadditio

8、n,thematerial,configuration,deploymentstrategyofspacewebarealsoanalysed.Secondly,forthewindinganduncont