太阳翼地面展开锁定的动力学仿真分析

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1、V01．20No．3航天器工程第20卷第3期86SPACECRAFTENGINEERING20l1年5月太阳翼地面展开锁定的动力学仿真分析王昵陈天智柴洪友(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要利用ADAMS软件的柔体动力学计算功能，将ADAMS和PATRAN／NASTRAN软件联合，建立太阳翼地面展开及锁定仿真模型，从太阳翼展开初始就考虑连接架和基板的弹性，以及地面各影响因素的影响，对太阳翼地面展开锁定过程进行连续的仿真计算，得到了对驱动机构的冲击载荷等动力学性能。分析方法得到了试验的验证。其后，给出了太阳翼空间展开锁定仿真结果。最后，利用仿真模型，分析了空气

2、阻力、吊挂装置摩擦阻力等因素对太阳翼地面展开及锁定冲击栽荷的影响。关键词太阳翼；动力学仿真；展开锁定；冲击；地面试验中图分类号：V414文献标志码：A文章编号：1673—8748(2011)03一0086—07DynamicsSimulatiOnAnalysisofSolarArrayGroundDeploymentandLOckingWANGXianCHENTianzhiCHAIHongyou(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Asimulationmod

3、elforsolararraygrounddeploymentandlockingisproposedwiththecombinationofADAMSandPATRAN／NASTRAN'basedontheADAMS’sfunctionofdynam—icsanalysisoftheflexiblebody．TheflexibilityofyokeandpaneIsisconsideredatthebeginningofthedeployment．Concerninga11thegroundfactors，thegrounddeploymentandlockingpro

4、cessissimulatedconstantly，andthedynamicsproperties，suchastheimpactloadonsolararraydriveassembly，areobtained．Groundexperimenthasdemonstratedeffectivenessoftheproposedap—proach．Then，thesimulationresultsofsolararrayspacedeploymentandlockingarepresented．Finally，theeffectsoftheairresistance，th

5、efrictionofthesuspensionsystemandotherfactorsontheimpactloadareinvestigatedwiththesimulationmodel．Keywords：solararray；dynamicssimulation；deploymentandlocking；impact；groundexperiment1引言目前航天器上广泛应用的太阳翼由连接架和数块太阳电池基板铰接而成。发射时，它们依靠压紧机构折叠于卫星本体上。上天后，压紧机构释放，铰链内预紧的驱动扭簧使太阳翼展开，联动装置使各部分基本同步展开，展开到位后由锁定机

6、构锁定为一个平面的太阳电池阵。太阳翼展开到位时，铰链上的锁定机构工作，使太阳翼的运动突然停止，从而对与之直接相连的部件——太阳翼驱动机构(SolarArrayDriveAssembly，SADA)产生一定的冲击(主要是弯矩载荷)，该载荷是太阳翼和SADA设计的重要指标uJ。收稿日期：2010一09—25；修回日期：2011一03—17作者简介：王呢(1986一)，男，硕士研究生，从事航天器结构与机构研究工作。*3m±m等：太酌翼№mⅨ"锄定的动山学仿或分析通过建立包含地面环境因素的仿真模型，模拟太阳翼从收拢状态到最终展开状态的运动过程与地面试验相比较．nI以验证仿真模型的

7、证确性．分析地面各影响冈索对太阳冀展开及冲山载荷的影响。另外，地而展丌锁定动力学仿真可以为太阳翼机构设汁和地面试验提供参考依据．减小地面展开试_齄的次数，提高地面展开试验的有嫂性，缩短研制周期，节省研制经费。由于太阳翼在催开过程一}l是个机构．锁定后变为结构，大量级的刚体位移和小量级的弹性变形都需要考虑．这给连续进行展开和锁定的分析带来一定的困难。传统的办法是将展开的过程和锁定的过程分开进行分析。即先将琏接槊和太阳翼基板简化为刚性体，用理沦或软件对展开i=上程进行模拟．得到展开完成的时间和各部分的柬角速度“；然后忽略展开的不同