月球着陆器太阳翼基板强度试验研究

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1、第25卷第4期航天器工程V01．25No．42016年8月SPACECRAFTENGINEERING121月球着陆器太阳翼基板强度试验研究刘少锋商红军杨巧龙任守志梁东平(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要月球着陆器在月面进行高温工况着陆时，已展开的太阳翼须承受着陆冲击载荷，若基板损坏，则电能供给将减少或丧失，影响探测任务的顺利进行。为了对高温着陆工况下太阳翼基板的强度进行验证，文章提出将着陆冲击栽荷转换为静态载荷，用高温静力试验对基板强度进行等效验证的方案。该方案基于着陆冲击力学分析结果和着陆过程温度预示结果，在高温下将冲击载荷等效为静态载荷施加在基板试验件上，完成强度验证

2、。利用月球着陆器太阳翼基板对方案进行验证，结果表明：该方案可以获得在给定温度下基板能够承受的最大载荷，以及在给定载荷下基板能够承受的最高温度，因此方案合理可行，可用于太阳翼基板的强度验证。关键词月球着陆器；高温着陆工况；太阳翼基板；着陆冲击；强度验证中图分类号：V414．6文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．04．019ResearchonStrengthTestingofSolarWingSubstrateforLunarLanderLIUShaofengSHANGHongjunYANGQiaolongRENShouzhiLIANGDong

3、ping(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Thedeployedsolarwingofalunarlanderwillbesubjecttolandingimpactwhenland—ingonthemooninhigh—temperaturelandingcondition．Ifthesubstrateisdamaged，theenergysupplywillbereducedorevenlost．InordertOverifywhetherthesubstrateca

4、nwithstandthelandingimpact，atestschemeofequivalentverificationbyconvertingthelandingimpactintoastaticloadispresented．Itisbasedonlandingimpactanalysisandtemperatureindication．Theschemeisverifiedbyusingthesolarwingsubstrateof1unarlander．Theresultshowsthattheproposedschemecanobtainthemaximumloadofth

5、esubstrateatgiventemperatureandthemaximumtemperatureofthesubstrateatgivenload．Sotheschemeisreasonableandfeasible，andcanbeusedforsolarwingsubstratestrengthverification．Keywords：lunarlander；high—temperaturelandingcondition；solarwingsubstrate；landingimpact；strengthverification1引言太阳翼是空间探测器一次电源的重要组成部，

6、在探测器全生命周期内为各设备提供电能。一般情况，太阳翼仅要承受发射段载荷，入轨后展开锁定。但是，探测器在目标天体表面进行着陆时，已展开的太阳翼还要承受着陆过程中的冲击载荷。这个过程有可能发生在高温工况下，如某月球着陆器太阳翼要承受在月面105℃高温工况下的着陆冲击收稿日期：2016-02—17：修回日期：2016-06—07基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：刘少锋，男，硕士，工程师，从事航天器结构机构设计工作。Email：Liusf501@126．com。航天器工程25卷载荷。目前，探测器太阳翼一般采用刚性太阳翼，太阳翼基板为碳纤维复合材料网格面板和铝蜂窝芯子的夹层结构瞳]，强度性

7、能受温度影响很大‘3‘4

8、，是高温着陆冲击过程中最薄弱的组件，如果在着陆时损坏，将导致探测器电能供给部分或全部丧失。因此，进行高温着陆工况下太阳翼基板强度验证研究，确保基板强度裕度满足要求，具有十分重要的意义。国内外针对复合材料及其组分的力学性能开展了大量研究[5‘10

9、，包括材料的强度、模量、断裂韧性及疲劳性能等，但是关于太阳翼高温着陆冲击试验以及基板高温静力试验的研究较少。此外，针对复合材料及其组分的研究数据较分散，而且都是基于