空间对接机构技术综述

对空间对接机构及其技术进行了综述。将空间对接机构分为载人大型对接机构和非密封小型对接机构两大类,阐述了空间对接机构的物资补给与人员轮换、大型航天器或平台在轨装配、航天器在轨服务,以及探测器飞行过程构型优化等主要用途。将空间对接技术划为早期探索、实用、发展成熟和深入发展4个阶段。归纳了主要空间对接机构的特点。分析了空间对接技术中的总体设计、关键部件研制、对接力学仿真、对接机构试验等难点。回顾了我国空间对接技术的发展历程,以及突破的总体技术方案、捕获与缓冲设计、连接设计,以及其它设计要素等关键技术。给出了我国空间对接机构应用取得的重大成就。介绍了国外载人弱撞击式对接机构、停靠性对接机构和卫星对接机构等新型空间对接机构的研究背景、进展和涉及的关键技术。提出了未来我国空间对接技术发展路线,建议开展弱撞击对接系统、卫星对接机构的研究,并将合作目标对接技术向非合作目标捕获方向拓展。     

空间对接机构的技术发展

概述了空间对接的发展历史;分析了国外几种不同类型的典型空间对接机构的对接过程、结构形式、工作原理及其基本特性;对对接初始条件、对接机构与姿控系统的接口关系、对接运动学与动力学等问题做了初步研究。     

载人航天器加压连接机构研究

载人航天器加压连接机构，按连接功能可分为对接机构、停靠机构与统一对接／停靠机构3类。目前空间应用的连接机构有俄罗斯杆锥对接机构，俄罗斯混合对接机构，导向瓣内翻式“雌雄同体（异体同构）周边装配系统”，以及美国的“通用停靠机构”。统一对接／停靠机构正在研制中，如欧洲的“国际停靠对接机构”与美国的“NASA对接系统”。文章全面、系统地分析了对接机构、停靠机构与统一对接／停靠机构的构型与特点，以及连接机构的统一性与标准化问题。     

航天器爪型对接机构对接过程动力学仿真分析

航天器对接机构是完成空间在轨对接任务的核心机构,要保证成功完成对接任务,必须清楚掌握其对接过程动力学作用机理与表现。文章针对爪型对接机构的对接过程开展动力学研究,建立了考虑对接过程中的接触、摩擦及碰撞等非线性因素的对接机构动力学模型,进行对接过程的全程动力学仿真模拟,详细分析了对接过程的影响因素与作用机理,并从能量角度分析了缓冲器的工作性能,可为爪型对接机构的设计、对接初始条件确定和控制策略的制定提供参考。     

空间站实验舱对接与转位机构分系统技术及研制

受运载工具运载能力的限制，大型空间站须在太空对接组装。对接与转位机构在空间站组建过程中具有关键作用，用于实验舱与核心舱的对接及转位，实现空间站实验舱的组装。空间站实验舱对接与转位机构分系统是实施对接与转位任务的主动端，为复杂的空间机电热一体化机构产品，在正常模式下，由主动端实施分系统所有动作。在研制过程中，分系统充分论证系统方案，集中攻克关键技术，充分试验产品样机，并先后在轨圆满完成了实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ的对接与转位任务。论述空间站实验舱对接与转位机构分系统的研制技术，对后续空间机构产品研制具有启示作用。     

对接机构综合试验台运动模拟器建模分析

空间对接机构六自由度综合试验台，是对接机构研制所必须的地面试验设备之一，用于对接机构空间对接过程的仿真试验，全面考核对接机构的捕获与缓冲校正能力。利用虚功原理建立了对接机构综合试验台运动模拟器的多体动力学模型，该模型全面地表征了六自由度运动模拟器的动力学特性，且具有简单、通用的形式，对六自由度运动平台的液压驱动系统进行了建模，从而建立六自由度运动模拟器系统模型。在建立该模型的基础上，使用Simulink对运动模拟器的位置跟踪特性进行了仿真分析，结果表明所设计的控制系统满足工程试验的需求。     

自由号空间站的对接试验

为航天飞机轨道器和自由号空间站设计的对接机构,其初步试验已圆满完成。这次试验是由NASA,麦道公司和联合技术公司联合完成的。这个机构用来完成轨道器和空间站在空间的对接机动。该机构在捕获两个自由飞行体的同时,耗散两飞行器撞击的能量。对接机构捕获两个飞行体后,还要使这两个空间飞行器对准并且提供一个密封通道。     

俄罗斯典型空间对接机构及其特性

简要介绍了俄罗斯几种典型的空间对接机构,其中包括从六十年代至今,联盟号飞船所使用的三种最具代表性的对接机构,着重分析了它们的结构组成、工作原理、对接过程以及彼此之间的差别。     

航天器空间对接动力学分析仿真软件DODASS及其工程应用

航天器空间对接技术是发展载人航天的关键技术。本文首先简要阐述了研究空间对接动力学的目的意义、主要技术难点和攻关内容及其数学模型建立的方法和步骤;然后重点介绍了基于周边式对接机构系统的空间对接动力学模型而开发成功的DODASS分析仿真软件及其工程应用的初步仿真曲线,最后给出了可供工程设计参考的初步结论。     

航天器装配定位机构的设计与实现

航天器装配定位机构是重要的技术改造项目之一,用于舱段精密对接与分解,其通过与空间定位系统、自动起吊装置的配合,实现舱段对接与分解过程的量化识别与自动控制。该机构主要设计有质心捕获、自动调平和旋转等功能,为舱段对接与分解提供基础支撑平台、航天器空间姿态调整和相关数据支持。文章阐述了航天器装配定位机构原理,并对其主要功能的实现方法进行了设计。