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太阳帆自旋展开动力学地面模拟试验研究
  • ISSN号:1004-4523
  • 期刊名称:《振动工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:V416.6[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
  • 作者机构:[1]北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51075032,11290150)
中文摘要:

太阳帆自旋展开是一项新的空间技术。它利用自旋离心力展开折叠的太阳帆薄膜,并使其保持展开后的位形,从而可省略额外支撑结构,有效减少结构重量,降低展开能耗。在这项技术进行在轨试验和用于航天任务之前,必须对其进行充分的动力学地面模拟试验。介绍了如何设计和研制太阳帆自旋展开与控制系统,制作了不同的太阳帆模型,分别在常规气压下和真空舱中进行太阳帆自旋展开动力学地面模拟试验。通过多组试验,得到了可完整、稳定展开太阳帆模型的方法。试验时在真空舱底部和侧面布置两台高速相机,拍摄各个时段的展开过程。经过图像处理和分析,得到了第一展开阶段帆面展开长度随时间的变化关系和第二展开阶段的帆面动态响应。通过建立简化的动力学模型并进行分析,解释了第二展开阶段帆面产生较大面内外振动的原因。

英文摘要:

The spinning deployment of solar sails is a new space technique,which utilizes the centrifugal force of spinning to de-ploy the sail membranes stowed in a spiral folding status and to sustain the configuration of fully deployed membranes.This technique,hence,has the advantages of light weight and low energy consumption because it does not need any extra supportive structure.Sufficient ground simulation tests for the spinning deployment dynamics and control of a solar sail are significantly important for this technique before it is tested on orbit and applied to any space missions.This paper presents how to design and realize the ground simulation test for spinning deployment dynamics of a solar sail model,including deployment and control devices,as well as several kinds of sail membranes.The paper also presents the ground simulation tests of spinning deploy-ment of a solar sail model either under the normal atmospheric pressure or in a vacuum chamber.Repeated ground simulation tests verify the approach to deploy the sail membranes fully and smoothly.The photos taken by two high-speed cameras,from horizontal and vertically directions respectively,enable one to observe the spinning deployment process and analyze both the length of deployed membranes with respective to time and the dynamic response of membranes in the second deployment stage via digital image processing.A simplified dynamic model is established to explain the sever out-of-plane vibration observed in the second stage of deployment.

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期刊信息
  • 《振动工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国振动工程学会
  • 主编:刘人怀
  • 地址:南京市御道街29号
  • 邮编:210016
  • 邮箱:zdxb@nuaa.edu.cn
  • 电话:025-84895885
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4523
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1349/TB
  • 邮发代号:28-249
  • 获奖情况:
  • 1995年江苏省首届期刊质评一级期刊,1997年获中国科协优秀期刊,1999年获国家自然科学基金委经费资助
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12831