用于空间站组建的翻转式转位方案设计

针对我国空间站工程规划,借鉴和平号空间站的组建经验,提出了一种适用于我国空间站建造的翻转式转位技术方案,即先通过对接机构实现实验舱与核心舱的轴向对接,然后利用翻转式转位机构将实验舱转位至侧向对接口并支持对接机构完成侧向对接。通过任务及功能分析、机构构型分析、机构自由度分析,确定了翻转式转位机构工作原理、具体组成及布局、系统工作过程以及工作时序,同时对其优点及局限性进行了分析,可为空间站工程提供参考。     

空间站转位组建方案研究

研究了国外空间站转位组建和机械臂操作组建两种方案。根据我国空间站任务和T字基本构型,提出了空间站组建的翻转转位和平面转位的两种方案。从基本组成与功能、安装布局和工作过程方面进行了方案设计,并对两种方案进行了分析对比,对比结果表明两种方案各有优劣,翻转转位方案优势明显。研究结果可为空间站工程总体确定我国空间站组建方案提供参考。     

机械臂辅助舱段转位轨迹跟踪控制与精度分析

舱段转位是空间站机械臂的核心任务之一,舱段转位过程中的高精度控制是保证实验舱与核心舱径向对接的重要前提。通过建立转位过程的高保真度仿真模型,分析了不同的整臂控制策略及关节控制策略对转位过程中机械臂轨迹跟踪精度的影响;指出了提高整臂控制精度需要整臂控制和关节控制协调设计,提高关节伺服控制带宽和降低关节目标速度频率都是提高机械臂末端跟踪精度的有效方法。     

载人航天器操作器系统述评(续)

地球轨道载人航天器的操作器系统用于支持微重力环境舱外活动运作,对空间站的组建与维护以及空间科学实验具有重要的作用。研究分析美国航天飞机与国际空间站及俄罗斯和平号空间站上所有的操作器系统,即美国航天飞机遥控操作器系统;国际空间站上的空间站移动服务系统、日本实验舱遥控操作器系统、欧洲自动臂、轨道更换单元搬运装置、以及改进型天箭号吊机;和平号空间站上的天箭号吊机与舱段再对接操作器系统。其中,轨道更换单元搬运装置与天箭号吊机由航天员直接手动操作,而其它操作器系统都是自动运作。每个操作器系统都有确定的应用目的,合理的设计使它们成功地执行各自所赋予的使命。     

空间站舱体转位试验系统动力学匹配设计与仿真

针对空间站舱体转位地面试验二维模拟空间三维动力学特性的等效性问题,通过第二类拉格朗日动力学方法,建立起在轨与地面试验系统之间的动力学关系,进行了质量特性匹配性设计。基于设计的质量特性,进行了在轨转位和地面试验转位两种仿真分析,仿真结果表明,在轨与地面动力学仿真结果在趋势和峰值两方面一致性很好,所设计的实验舱模拟器质量特性可以用于地面试验系统的研制。     

稳步发展的俄罗斯空间站

经过10年的努力,俄罗斯定于1996年向在轨运行的“和平”号空间站发射最后一个对接实验舱——“自然”舱。届时,这座宏伟的空间大厦将全部建成,并至少工作到1998年底。循序渐进的发展模式自1971年以来,人类已发射了9个空间站,其中8个是前苏联发射的,并创造了多项世界之最,如:空间站的尺寸最大,运行寿命最长,人在空间站生活和工作的时间最长等等。这些使前苏联/俄罗斯在空间站领域独占鳌头,至今还保持领先地位。     

空间站机械臂关键技术研究

我国空间站机械臂承担舱段转位、辅助对接、舱外设备安装及维修等关键任务,具有大负载、高精度、高可靠等特点,涉及机、电、热、光、控等多学科技术交叉耦合,高度集成且研制难度巨大。在分析、比较国内外机械臂的基础上,提出了我国空间站七自由度冗余、分布式控制、位置可移动的机械臂技术方案,并阐述了高精度伺服控制、多约束路径规划等八类关键技术研究成果。空间站机械臂已具备了工程化实施条件,为我国空间站工程建设奠定了基础。     

空间机械臂技术发展综述

介绍了国外载人航天中的航天飞机、国际空间站上的典型空间机械臂系统,概述了用于我国空间站建造和维护任务的空间站机械臂系统,详述了其中核心舱机械臂和实验舱机械臂的任务要求和基本方案,重点阐述了实验舱机械臂的关节、末端作用器、控制器以及遥操作子系统的方案、组成和主要功能,并对我国未来空间机械臂技术的发展提出了建议。     

基于虚拟铰链打开机构的舱门提升机构研究

介绍了民用飞机半堵塞式舱门常用的虚拟铰链打开机构,分析了其工作原理及优缺点。阐述了基于虚拟铰链打开机构的舱门提升机构两种典型方案,包含机构运动原理分析、舱门提升位置锁定方式等内容。在此基础上,给出了一种舱门提升打开联动机构方案,分析了该机构相对典型方案的主要优势,为半堵塞式翻转舱门的打开机构和提升机构设计提供了参考。     

弱撞击式对接机构力传递及运动性能分析与优化

为提高弱撞击式对接机构的静态力传递特性及运动灵巧性,分析了弱撞击式对接机构的力输出特性,建立了综合对接机构运动学性能及力传递性能的优化模型,结合对接机构的运动灵巧空间对其基本结构布局参数进行了优化,并且分析得出弱撞击式对接机构单支杆驱动力指标。研究结果可为弱撞击式对接机构的设计与技术应用提供依据。     

国际空间站上的欧洲亮点

国际空间站是一座在建的太空科学城。这个由世界多个国家建造的科学实验的圣地,将迎来经过长期精心准备的欧洲第一个实验舱——哥伦布号。经过多次发射推迟后,美国阿特兰蒂斯号航天飞机计划最早在1月底把庞大昂贵的哥伦布号实验舱送到国际空间站。这将是欧洲航天局在2008年新年伊始为国际空间站献上的一份厚礼。     

航天器联接系统发展综述

综述国外航天器联接系统的任务、组成与设计求,对接机构的类别与主组成部件及停靠捕获机构。结合国际空间站的应用与未来航天任务的需求,分析典型联接系统的技术特点及联接系统的发展趋势。     

美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机STS-122任务综述

北京时间2008年2月8日凌晨3时45分(以下如无特殊说明,时间均为北京时间),美国"亚特兰蒂斯"号航天飞机搭载7名航天员从肯尼迪航天中心39A发射台发射升空,并于10日凌晨1时25分与国际空间站顺利对接。这是美国航天飞机的第121次航天任务,同时也是2008年的首次飞行,执行STS-122任务的主要目的是将由欧洲建造的"哥伦布"实验舱送到国际空间站上。期间,航天员共完成     

空间对接机构热真空环境对接与分离试验技术研究

为了验证对接机构在空间环境下的运动性能是否能满足设计要求,在研制过程中必须进行对接机构热真空环境下的对接与分离试验,试验方案的正确与否直接影响到航天器对接与分离的成败。针对对接机构在轨对接的工作过程,提出了利用飞轮模拟对接等效质量的试验方案,并根据提出的方案研制了对接机构热真空对接试验台,完成了对接机构热真空对接与分离试验。由试验结果可知,飞轮模拟等效质量的技术方案有效可行,可保证对接机构热真空对接与分离试验圆满完成。     

利用驱动机构实现输入整形方法对航天器姿态调整过程振动激励的抑制

针对空间站电池翼利用驱动机构实现姿态调整过程中的弹性振动问题,研究采用输入整形技术进行振动抑制。将实验舱本体已设定好的转动角速度视为牵连运动,将可操控的驱动机构转动角速度视为相对运动,两者合成的绝对运动角速度视为整形后的输入角速度,达到消除振动的目的。采用仿真计算和地面试验对方法进行了验证,结果表明,此方法可有效降低太阳翼调姿过程中的弹性振动。     

即将飞升的"希望"国际空间站日本实验舱段

经过20多年的发展后,国际空间站日本实验舱段"希望"号将在2008年搭乘美国航天飞机发射升空,从而开辟日本载人航天探索的新纪元。日本虽然不像俄罗斯、美同和中国这样拥有完整的载人航天体系,但也在载人航天领域进行着不懈的努力。截至目前,日本共有8人获得了航天员资格。而参与国际空间站项目并研制"希望"号实验舱,标志着日本载人航天技术取得了巨大的进步。     

基于PXI总线的空间站对接机构自动测试系统硬件平台设计

为了解决空间站对接机构单机测试过程中传统手工串行测试手段误差大、自动化程度低、测试时间长等问题,针对相关测试任务,设计了一种由遥控指令信号产生电路、遥测指令信号监测电路、模拟电位计电路以及可调拉偏电阻电路组成的基于PXI总线的空间站对接机构自动测试系统硬件平台。系统经调试后,通过与软件系统配合,可完成供电通道切换、电源信号和OC门信号的监测与测量,符合测试要求,可以提高测试效能及测试质量,并降低装备测试成本。     

国际对接系统标准探究

根据对接技术发展、国际合作和空间救援等现实需求,国际空间站成员确定了一项通用对接接口标准,即国际对接系统标准接口定义文件(IDD)。该标准是基于异体同构周边式对接机构成功经验和弱撞击对接技术提出的,详细描述了对接接口和对接性能要求。基于此背景,简要回顾了对接机构的发展历史,叙述了国内外主要对接机构的技术特点,对标准的主要内容和应用情况进行了分析论述,并提出我国应结合载人航天工程需求参与国际标准的制定。     

转位机构高温传递故障分析及改进优化

转位机构作为惯性测量单元旋转调制用构件,因其具有较复杂的机械传动结构,容易受到热、力的影响出现工作故障.针对转位机构在高温环境下的解锁故障问题,开展了结构热应力分析及机构优化改进,分析了某转位机构的高温解锁故障,进行了故障排查,在排除元器件、电路等故障后,将原因初步定位于机械传动结构在高温升环境下的应力问题.基于热力学...     

一种长行程小型化对接机构设计与分析

针对故障航天器和太空垃圾的在线对接与操作问题,基于非合作目标对接技术的要求和特点,提出了一种以卫星远地点发动机喷管为对接接口的长行程小型化的对接机构方案。设计了对接机构的具体结构并建立其三维模型,并根据此模型,对对接机构的包络范围进行了求解分析;使用ADAMS软件对机构进行了动力学仿真,研究了对接过程中目标喷管的运动学特性,分析了末端机构与目标的碰撞接触情况及机械臂中各关节受力情况。计算与仿真结果表明:所提对接机构能够对目标进行有效、可靠的对接。