《太空飛行器層合機構大範圍運動多耦合場行為機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由游斌弟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：太空飛行器層合機構大範圍運動多耦合場行為機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：游斌弟
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對柔性帶層合結構航天機構在多耦合場作用下的動態行為特性機理開展深入研究，通過發展適用於柔性層合結構非線性大變形及時變間隙運動副的航天機構動力學新方法，揭示熱環境下系統的動態行為規律。. 為了研究多因素耦合作用下大範圍運動柔性層合結構幾何非線性和耦合效應與太空飛行器中心剛體的精確動力學行為，以航天機構多體動力學為理論基礎，研究考慮柔性結構非線性大變形和運動副時變間隙的系統動力學理論及方法；進而，對空間環境熱載荷進行分析，得到航天機構在外界環境載荷影響下的動態性能影響規律。因此本項目重點研究考慮柔性層合結構非線性大變形、時變間隙運動副、空間環境及其相互耦合因素的航天機構動力學新模型，並對各個因素影響系統動態行為規律與預測等方面開展大量研究工作，從而為“航天機構使用可靠性系統控制的基礎理論”關鍵科學問題的研究提供理論基礎和技術支撐。
結題摘要
層合複合材料結構由於具有高剛度比和強度比、輕質量等優點，因此廣泛套用於大型化、複雜化、柔性化和輕質化航天結構工程。由於太空飛行器動態行為特性受到各關節加速度、結構慣性以及振動等因素影響，此類航天機構的運動模態在阻力趨近於零的空間環境中一旦被激發，將持久不衰，其振動引起的彈性變形及精度偏差會影響整個太空飛行器的工作性能，甚至導致系統內能耗散失效。本項目主要研究太空飛行器層合機構及柔性附屬檔案進行大範圍運動與大變形運動時多體系統動力學建模與仿真技術，及其動態行為預測等一系列共性的理論和關鍵技術。具體以含鉸鏈副特性的薄殼結構柔性附屬檔案為對象研究其非線性動力學模型與仿真；進而以探究大角度轉動層合梁/板附屬檔案動力學模型的建立與仿真，並通過自主搭建帶諧波減速器單自由度可旋轉的試驗台驗證其理論正確性；為適應不同典型層合柔性航天機構的動力學行為與規律探究，本項目自主設計可調節、等效的航天機構力學特徵綜合實驗平台，並通過該平台驗證以層合材料桅桿和層合複合拋物反射面為對象的非線性調姿動力學模型，並授權國家發明專利“一種用於空間高低溫環境自調節的變徑軸”和“一種用於端面活齒諧波傳動的齒側間隙自適應調節裝置”，可有效、快捷地完成複雜溫度變化環境下的運動副和傳動的間隙調節任務。此外，基於絕對節點坐標法建立空間望遠鏡簇狀層合子鏡展開及主鏡調姿非線性動力學模型，並將其與浮動坐標系法下的動力學相應曲線相比對，並通過綜合實驗平台驗證其模型正確性。本項目充分考慮層合結構非線性、大變形運動以及驅動等因素，對航天機構動態行為特性進行深入研究，可為其它機構建模提供理論基礎，因此研究成果將具有可借鑑性和推廣性。
