重力梯度对超大柔性空间结构在轨动力学特性的影响（

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1、重力梯度对超大柔性空间结构在轨动力学特性的影响*收稿日期：2014-XX-XX基金项目：国家自然科学基金资助项目（11572069,11372056,11432010,11502040）；作者简介：穆瑞楠（1990－），男，辽宁大连人，博士研究生，E-mail：mrn2013@mail.dlut.edu.cn；谭述君（1979－），男，山东潍坊人，副教授，博士，E-mail：tansj@dlut.edu.cn；吴志刚（通信作者），男，河北邯郸人，教授，博士，博士生导师，E-mail：wuzhg@dlut.edu.cn穆瑞楠1，谭述君2，吴志刚1

2、,2（1.大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁大连116024；2.大连理工大学航空航天学院，辽宁大连116024）摘要：空间太阳能电站是一种具有超大和高柔性特征的空间结构，这种空间结构在尺寸上远超以往的航天器，给动力学特性的研究带来了新现象与新问题。以千米量级的哑铃模型为研究对象，考虑重力梯度影响，建立了Hamilton体系下的在轨动力学模型，利用辛龙格库塔法得到了不同参数取值下的动力学响应。通过对比仿真结果，得到了结构尺寸与重力梯度对轨道运动、姿态运动影响的定量关系。重点讨论了姿态-柔性振动耦合现象，包括姿态运动对结构振动曲线外

3、部包络线样式的作用方式，以及柔性振动对姿态运动周期的改变。关键词：空间太阳能电站；超大柔性空间结构；Hamilton方程；哑铃模型；重力梯度；耦合；中图分类号：V11文献标志码：A　　　文章编号：EffectofgravitygradientondynamicalcharacteristicsofverylargeflexiblespacestructuresinorbitMUruinan2,TANshujun1,WUzhigang1,2(1.SchoolofAeronauticsandAstronautics,DalianUniversity

4、ofTechnology,Dalian116024,China；2.StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment，DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:SpaceSolarPowerStationisakindofspacestructurewithlargesizeandhighflexibility.Itisfarlargerthanthepreviousspacecraftinsize,w

5、hichresultsinnewphenomenonandnewproblemsonthestudyofdynamicalcharacteristics.Thekilometer-scaledumbbellmodelisstudied.TheHamilton’sdynamicalmodelonorbitisestablishedundertheeffectofgravitygradient.ThesymplecticRunge-Kuttamethodisusedwithdifferentcombinationsofparametricalval

6、uestoobtaindynamicalresponses.Bycomparingthesimulationresults,thequantitativerelationshipsaredeterminedrespectivelybetweenthesizeofspacestructureandtheeffectofgravitygradientonorbitalmotionandattitudemotion.Thecouplingphenomenonbetweenattitudemotionandelasticvibrationisdiscu

7、ssed,includingtheinfluenceofattitudemotionontheexternalenvelopecurveofelasticvibrationresponseandthechangeoftheperiodofattitudemotionbyelasticvibration对应审稿意见2，修改单词误用.Keywords:Spacesolarpowerstation;verylargeflexiblespacestructure;Hamiltonianequation;dumbbellmodel;gravitygrad

8、ient;coupling;0引言早在1968年，美国科学家Glaser就首先提出了建造空间太阳能电站的构想[1]。因其可实现连续工作、能量利用率高等