在軌太空飛行器太陽電池陣熱-結構耦合動力學特性研究

《在軌太空飛行器太陽電池陣熱-結構耦合動力學特性研究》是依託天津大學，由李君蘭擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：在軌太空飛行器太陽電池陣熱-結構耦合動力學特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李君蘭
• 依託單位：天津大學

項目摘要

太陽電池陣是太空飛行器主要的能源供給部件，其在軌運行時的動力學性能直接影響整個太空飛行器的運行性能，甚至關係到飛行任務的成敗。本項目採用理論建模、數值模擬與實驗手段相結合的方法，以典型的太空飛行器太陽電池陣為研究對象，研究太陽電池陣在空間冷熱交變環境中的熱-結構耦合振動特性。考慮空間冷熱交變熱環境對在軌太陽電池陣的影響，建立太陽電池陣的熱分析模型，研究在軌運行時瞬態溫度場變化規律；並將其瞬態溫度場作為熱載荷，引入太陽電池陣的結構振動分析中，建立空間環境下太陽電池陣的熱-結構耦合動力學模型；考慮間隙連線結構非線性對系統動力學性能的影響，並結合實驗研究，揭示空間熱環境等條件下太陽電池陣及其非線性連線結構的熱-結構耦合振動特性。本項目的研究為提高太空飛行器太陽電池陣的在軌動力學性能提供重要的技術手段，為增強太空飛行器及其附屬檔案在軌運行的穩定性提供依據，具有重要的理論意義和工程套用價值。

結題摘要

太陽電池陣是空間可展機構的一種，是太空飛行器主要的能源供給部件，其在軌運行時的動力學性能直接影響整個太空飛行器的運行性能，甚至關係到飛行任務的成敗。本項目採用理論建模、數值模擬與實驗手段相結合的方法，以典型的太空飛行器太陽電池陣為研究對象，研究了太陽電池陣在空間冷熱交變環境中的熱-結構耦合振動特性。考慮空間冷熱交變熱環境對在軌太陽電池陣的影響，建立了太陽電池陣的熱分析模型，研究在軌運行時瞬態溫度場變化規律；並將其瞬態溫度場作為熱載荷，引入太陽電池陣的結構振動分析中，建立空間環境下太陽電池陣的熱-結構耦合動力學模型,並分析了不同軌道、不同熱環境、不同材料等情況下太陽電池陣的熱-結構耦合振動特性。考慮間隙連線結構對系統動力學性能的影響，建立了含有間隙的非線性連線結構的動力學模型，並將其引入典型可展機構中，研究了含間隙關節對空間可展機構系統動力學性能的影響，分析了不確定參數對系統動力學特性的影響。基於非線性有限元法建立了考慮含間隙關節的熱-結構有限元分析模型，揭示空間熱環境等條件下太陽電池陣及其非線性連線結構的熱-結構耦合振動特性。此外，設計了熱-結構耦合實驗裝置，並進行了實驗研究。本項目的研究為提高太空飛行器太陽電池陣的在軌動力學性能提供重要的技術手段，為增強太空飛行器及其附屬檔案在軌運行的穩定性提供依據。