空间对接机构缓冲试验台分离性能分析

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1、第21卷第1期载人航天v。1．21N。．12015年1月MannedSpaceflightJan．2015空问对接机构缓冲试验台分离性能分析张华1’2，肖余之2(1．上海市空间飞行器机构重点实验室，上海201109；2。上海宇航系统工程研究所，上海201109)摘要：为了模拟空间的分离过程，在地面上研制了具备五自由度的大型缓冲试验台，以此研究在对接分离过程中运输飞船和空间站相对分离速度、姿态角及姿态角速度等的变化规律。地面五自由度状态试验台获得的试验数据能否代表空间零重力六自由度实际状态，需要对分离试验台做分离性能分析。建立了地面环境

2、及空间零重力环境两种状态下的理论分离模型．对比了两种状态下的分离过程和结果；同时还建立了两种状态下的全数值样机仿真模型，依据某工况下的试验条件，计算分析了运输飞船和空间站在分离过程中的运动特性。从理论和数值仿真两方面阐述了缓冲试验台在模拟分离时的情况，论证了利用缓冲试验台模拟空间状态下两飞行器分离过程的有效性。关键词：空间对接机构；缓冲试验台；分离；动力学中图分类号：V416．6；V526文献标识码：A文章编号：1674—5825(2015)01-0019-06AnalysisofSpaceDockingMechanismBuffer

3、ingTestTableBasedonSeparationPerformanceZHANGHual”，XIAOYuzhi2(1．ShanghaiKeyLaboratoryofSpacecraftMechanism，Shanghai201109，China；2．ShanghaiInstituteofAerospaceSystemEngineering，Shanghai201109，China)Abstract：Tosimulatetheseparationprocessinspace。abufferingtesttablewith5DO

4、Fswasdevel一opedtostudytherulesoftherelativeseparationspeed，attitudeangleandattitudeangularvelocitybetweenthespacecraftandthespacestation．However，separationperformanceshouldbeanalyzedfortheseparationtesttabletoverifytheapplicabilityoftheexperimentaldataobtainedbythegroun

5、d-based5DOFstesttabletothe6DOFssituationinspacemicro．gravity．Twotheoreticalsepa-rationmodelswereestablishedforthegroundenvironmentandforthespacemicro．gravityenviron—mentandtheseparationprocessandresultswerecomparedbetweenthetwomodels．Atthesametime，adigitalprototypemodel

6、wasbuilttoanalyzethemotioncharacteristicsofthespacevehiclesduringtheseparationwiththespacestation．Thesimulatedseparationwaselucidatedtheoreticallvandbythedigitalsimulation，thispaperdemonstratedtheeffectivenessofthebufferingtesttableonthesimulationoftheseparationprocessb

7、etweenthetwospacecrafls．Keywords：spacedockingmechanism；bufferingtesttable；separation；dynamics1引言空间对接机构是运输飞船与空间站实现空间交会对接的关键机构∞’。当两个交会的飞行器满足一定的对接初始条件后㈣1，从接触的瞬问起，对接机构需完成捕获、缓冲、校正、拉近和密封连接等一系列连接功能‘9’101，与满足一定姿态和速度要求的安全分离功能。空间对接机构对两飞收稿日期：2014496-06；修回日期：2014_09—11基金项目：上海市科学技术委

8、员会资助项目(06dz22105)作者简介：张华(1977一)，男，硕士，高级工程师，研究方向为航天器多学科动力学仿真及结构机构优化。E-mail：Robin—moon@soh。．corn20载人航天第21卷行起的对接、