《航天可展收機構結構的一體化設計理論與方法研究》是依託北京航空航天大學，由丁希侖擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：航天可展收機構結構的一體化設計理論與方法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：丁希侖
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
可展收機構/結構在其工作過程中具有機構與結構相互轉換的特性，採用單一的機構學或結構學理論方法無法滿足這一結構化機構的特殊分析和設計要求。同時,可展收機構/結構具有大伸縮比、高剛度、少自由度等特性，已成為空間飛行器的一個關鍵組成部分廣泛套用於航天、航空領域。因此，研究攻克機構/結構一體化設計這一基礎問題不但具有十分重要的理論意義和學術價值，而且具有重大的實際意義。本項目擬建立綜合考慮結構/機構特性的可展收機構一體化設計理論、綜合分析與評價方法。通過對單元機構的特性分析，研究單元機構的組合方式和方位特徵，探討機構運動的靈活性、同步性等問題，分析整體機構的動力學性能。充分考慮可展收機構這一機構與結構結合體的整體性能要求，建立系統綜合性能評價指標，對其進行綜合分析及最佳化。並開展可展收機構/結構的套用基礎問題研究，設計並研製出一面向航天套用的新型弧面可展收天線原理樣機，對相關方法進行實驗演示驗證。
結題摘要
針對基於單元機構組合的可展/收機構的機構單元選擇、組合方式、運動約束分析、方向誤差分析以及機構與結構結合體的整體性能分析等方面的研究已取得創新性理論研究成果。發表學術論文14篇，其中包括ASME Transactions、Mechanism and Machine Theory、Mechanical Sciences等國際頂級期刊論文和IDETC/CIE等國際頂級會議論文，SCI收錄7篇，EI收錄13篇。相關研究論文獲得IEEE/IFToMM國際會議最佳論文獎。設計研製了多個面向航天套用的可展/收機構原理樣機並通過一系列實驗驗證了理論研究成果。突破了若干關鍵的技術問題，申請國家發明專利11項，已授權8項。本項目的研究成果對於豐富機構學和結構力學的研究內容，提高我國新型航天機構創新設計能力等都具有非常重要的價值和意義。主要研究成果如下：（1）基於單元機構組合的可展/收機構的設計及運動分析：在對典型單環機構分析的基礎上，提出了基於單元機構的組合重構設計方法，分別設計了基於六面體向心單元機構的新型同步展開伸展臂、基於典型Hoekens機構的恆定截面新型一維單自由度可展/收機構、基於第三類Bricard機構的新型可展/收機構、基於Bennett機構的弧面擬合可展/收機構等。（2）可展/收機構結構的綜合性能分析與評價方法研究：提出了板式展開天線多環機構的誤差不確定性分析方法、探討了基於零空間的大型可展機構自由度分析和綜合方法研究、分析了機構學參數和關節鎖定狀態對可展/收機構的結構狀態剛度的影響規律。（3）可展/收機構/結構的套用基礎問題研究：開展了基於Bennett機構的大型弧面可展天線機構的樣機研製，已完成結構設計將進一步最佳化並送加工製造；設計研製了由形狀記憶複合材料支撐桿驅動展開並採用斜拉索進行張緊的平面薄膜可展開機構的原理樣機，該機構具有大展收比、高比剛度、高重複精度、重量輕的特點；國際首次提出並設計了一種柔性太陽翼套接式可展/收機構，已研製由九級套筒組成的大型柔性太陽翼展收機構工程樣機，完成了樣機功能的地面模擬試驗驗證。
