火箭末级离轨系统中电动力绳系释放条件分析与控制设计

绳系释放过程是电动力绳系火箭末级离轨技术的关键,开展了绳系释放条件分析及控制方案设计。首先,基于"珠式"思想,建立离轨系统绳系释放过程的刚-柔耦合动力学模型。随后,基于数值仿真开展绳系释放条件分析。仿真结果分析发现,释放时火箭末级初始姿态对绳系释放稳定性影响较大,仅靠绳系拉力控制,系统稳定裕度较小,很难保证绳系释放稳定性。据此,进一步提出了一种绳系稳定释放控制方案,并通过数值仿真验证了控制方案的有效性。     

改进的绳系卫星系统距离速率控制律

为扩大绳系卫星系统(TSS)控制的稳定域,提出了一种改进距离速率控制算法。根据TSS动力学方程及构造的二阶稳定系统,给出了修正的控制模型。讨论了稳定释放角度和释放/回收速度的影响,并研究了固定绳索长度系留控制方案。算例表明该方法可显著扩大稳定域,提高释放速度。     

微重力落塔电磁悬吊、释放技术研究

电磁悬吊、释放、提升机构是微重力落塔的一个主要分系统。文章论述了微重力落塔电磁悬吊、释放、提升机构研制的关键技术及难点、电磁释放过程的特性分析以及微重力落塔实际试验的情况。采用万向架悬吊结构和电磁释放过程可调技术解决了落塔微重力试验落舱释放的技术难题,实现了释放过程可调和控制,减少和降低了落舱释放的干扰,保证了落舱的微重力水平。实验结果表明:落舱释放平稳,下落状态无倾斜,完成了电磁释放全过程并安全回收。     

一种大型星载雷达天线限位式压紧释放方法

针对大型星载相控阵雷达天线子板数量多、尺寸大、质量重的特点,探索一种限位式压紧释放方法。基于压紧释放机构与星体结构一体化设计的思想,进行了系统方案设计和原理样机研制。围绕样机开展了系列性能试验,试验结果表明：系统基频满足运载工具的要求,能够承受发射期间的大量级振动,可为雷达天线提供良好动力学环境,实现天线可靠压紧。运动学仿真分析表明,入轨后星体桁架能够平稳展开,顺利释放雷达天线。经验证,限位式压紧释放系统方案合理可行,功能性能满足要求,可有效支撑卫星型号研制。     

宇宙神Ⅱ火箭牵制释放缸的验收试验

随着宇宙神Ⅱ运载火箭结构的改进和载荷的增大，发射装置牵制释放系统也作了改进。重点介绍该系统核心部件释放缸的验收试验情况、试验中遇到的问题和所采取的措施。     

绳系卫星被动释放无超调脉宽脉频调制控制

针对空间绳系卫星释放过程中无超调释放和正向速度约束问题,提出一种新的离散控制绳系无超调释放的方法。该方法基于绳系卫星系统动力学模型建立离散控制的动力学模型,通过反馈线性化和反步法设计出理想的释放轨迹。提出一种基于输入受限的离散控制算法,并运用该算法进行了理想释放轨迹跟踪仿真试验。结果表明,该离散控制方法可以实现绳系无超调释放,并保持释放速度始终非负。仿真结果验证了输入受限离散控制方法在空间绳系卫星释放过程中的有效性,为空间绳系卫星释放系统设计提供了参考。     

空间站实验舱柔性电池翼约束释放机构设计与验证

柔性太阳电池翼国内首次在中国空间站成功应用，是空间站系统最复杂、难度最大的机电产品之一，而约束释放机构作为柔性太阳电池翼系统的关键构成，用于实现太阳翼上升段压紧保护和在轨段解锁释放，其成败直接影响航天器任务成败。基于任务需求，本文介绍了柔性电池翼约束释放机构的构成、工作原理、详细设计以及仿真验证和在轨应用情况，分析其技术特点及关键技术。地面验证及在轨飞行试验验证了约束释放机构设计的正确性与合理性，为我国航天器多点大面积可重复压紧及解锁方面提供了一种新颖且可靠的解决方案。     

航天非火工压紧释放装置研究综述

压紧释放装置是航天器机构系统中的核心部件,决定了连接承载能力与分离冲击大小。针对航天器对于低冲击解锁分离装置的迫切要求,梳理了近期国内外记忆合金、热切割、石蜡致动和电磁致动4类航天非火工压紧释放装置的相关研究进展,分别对其技术途径、作动机理、性能参数等进行介绍与评述。对国内外研究进行对比分析,总结了我国非火工压紧释放装置技术领域亟需突破的研究方向与关键技术,例如轻量化、低冲击、宽温度范围、高响应速度与高一致性、可重复、低成本。     

绳系卫星安全捕获策略下的释放最优控制

安全捕获是绳系卫星系统空间应用的一个重要拓展。考虑系绳质量、系统质心变化及状态、控制约束,采用基于Lagrange方程的圆轨道条件下空间绳系网捕系统三维动力学模型。建立了安全捕获模型,推导得到零相对速度条件下的安全捕获末端条件。为保证方法的适用性,将基于Legendre伪谱法的连续时间最优控制问题离散为标准的非线性动态规划问题。最后在考虑释放控制前初始面外角偏差为5°的情况下,通过数值仿真验证了方法的有效性。仿真结果表明：对于远距离释放条件下的安全捕获,系统质心变化不容忽视;最小能量与绳长加速度约束下的控制响应相比最小时间与面内角约束要更平滑。     

拖曳式诱饵释放时机和释放过程研究

在拖曳式诱饵的使用中,有两个问题必须考虑：一是诱饵释放时机;二是诱饵释放过程。首先对诱饵的释放时机进行论述,给出诱饵最佳释放时机;然后采用数学方法,建立诱饵释放过程模型,对其进行仿真,得到了较为准确的仿真结果。     

嫦娥三号巡视器-着陆器释放分离过程关键力学问题分析

针对嫦娥三号探测器两器释放分离过程几个关键力学问题,给出两器释放分离过程的主要风险点与影响参数,应用ADAMS建立两器释放分离全过程仿真模型,开展了全过程动力学仿真与相关试验。分析得到可适应安全释放分离要求的着陆器最大着陆姿态边界与关键性能参数,为两器释放分离提供了理论支撑与依据。     

航天器在轨释放安全性分析与仿真研究

针对航天器舱内在轨释放任务,文章建立了大型航天器与伴随卫星的动力学模型和运动学模型,并分析了影响释放安全性的主要因素;从保证航天器在轨安全的角度,得到描述释放安全性的最小相对距离计算方法,并利用ADAMS软件对航天器在轨释放过程进行了仿真研究。     

贴壁浇注装药两种应力释放结构对比分析

基于线性粘弹性本构模型,对应力释放槽和衬垫结构两种用于贴壁浇注装药结构的应力释放结构方案在固化降温中的应力释放效果进行了研究。结果表明:应力释放槽和衬垫结构在固化降温中的应力分布无显著差别。应力释放槽结构的应力分布,连续平缓效果更好。     

一种形状记忆合金压紧释放装置设计与试验

研制了一种压紧释放装置,利用分组滚棒减小释放阻力,采用微小间隙(≤0.05mm)主动控制压紧面横向位移,由形状记忆合金(SMA)丝作为装置驱动源。文章提出了求解释放阻力与SMA回复力的设计方法,并对部件关键参数进行了设计与分析。经过试验验证,在预紧载荷12 000N、供电电流2A、-15℃真空环境下,释放时间为7.6s。与测量结果相比,释放时间与回复位移计算误差小于5%。此SMA压紧释放装置结构简单、功耗低、压紧面滑动微小,适用于精密展开部件的压紧与释放。     

新型柔索式杆束结构压紧释放装置

针对空间机械臂、空间可展开天线等空间机构在收拢状态的杆束结构压紧与释放问题,提出一种基于柔性索捆绑压紧与热刀释放的新型压紧释放装置。建立了柔索式压紧释放装置锁紧状态的力学模型,分析了静态压紧和考虑惯性载荷情况下的绳索预紧力变化情况,得到了满足可靠压紧的绳索预紧力设计值。基于质量和刚度等效,设计了机械臂杆束结构力学等效件,并进行了正弦与随机振动力学试验。试验结果验证了所设计的柔索式杆束结构压紧释放装置的可行性,并可以推广到具有复杂包络的杆束结构压紧释放中。     

用弹性绳系系统进行空间捕捉的最优控制

研究如何从空间平台上释放绳系捕捉系统与被捕捉负载相交会,给出了交会机动可行点的求解过程.计入系绳弹性,采用高斯伪谱算法计算交会机动涉及的非线性最优控制问题.结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和捕捉系统上的推进力即可实现精确的交会控制.     

空间在轨服务物理仿真系统有效性研究

研究典型在轨服务机器人气浮式物理仿真系统的有效性问题。针对在轨逼近和操作（抓取、移动和释放）这两种关键工作模式,从动力学原理和干扰下响应的一致性两个方面,系统分析了仿真数据的有效性。基于对误差模型的分析,研究仿真系统中干扰因素对仿真数据有效性的影响,给出物理仿真系统的可应用条件。将该结果应用到具体物理仿真系统中,可以对物理仿真试验起指导作用。     

航天器地面试验的策略

介绍了航天产品的试验策略,主要论述 a.试验台的最佳选择和在大量地面试验基础上对试件的可使用性的确认;b.航天产品试件在非稳态外部环境作用下复杂试验的经验。还描述了“和平号”空间站的防热屏试验,用于确定在振动试验之后分离系统和释放系统的运动特性和按标准试验顺序(规范)加热的热流效应。     

一种火工分离螺母释放可靠性验证试验方法

在分析航天器火工分离螺母构造、功能及工作原理的基础上,确定了火工分离螺母释放可靠性特征量。以计量型可靠性试验为基本思路,应用"应力-强度"干涉理论,提出了一种火工分离螺母释放可靠性验证试验方法,包括试验方法的选择、试验件状态及试验条件的确定、测试数据采集和可靠性评估方法。应用示例表明,某航天器火工分离螺母释放动力与释放阻力相比具有足够的裕度,释放可靠度满足指标要求。该方法可为火工分离螺母释放可靠性验证提供参考。     

热刀式压紧释放装置释放可靠性验证试验及评估方法

介绍热刀式压紧释放装置的功能及工作原理,确定该型压紧释放装置的释放可靠性特征量为核心元件＂热刀＂的可使用次数。基于＂热刀＂元件使用次数服从泊松分布的基本假设,提出该型压紧释放装置的释放可靠性验证试验及评估方法,包括选择试验方法、确定试验件的状态、试验条件、试验程序、故障判据及可靠性评估方法,并给出了应用示例,可为其释放可靠性评估提供技术途径。