大型空间可展开结构热致振动研究

胡甜赐，陈素芳，吴 松，姜 东，费庆国

（1.东南大学 机械工程学院，江苏 南京 211189；2.东南大学 空天机械动力学研究所，江苏 南京 211189；3.东南大学 成贤学院，江苏 南京 210088；4.上海宇航系统工程研究所，上海 201109；5.南京林业大学 机械电子工程学院，江苏 南京 210037）

0 引言

随着航天技术的不断发展，大型太阳帆板结构广泛存在于各类航天飞行器中，为航天飞行器的正常运行提供能源。当航天器在轨运行时，会周期性地进出地球阴影区，导致帆板受到瞬态热流作用［1-2］。在此过程中，太阳帆板会产生剧烈的温度变化，从而产生较大的热变形，导致太阳帆板结构损坏，影响航天器的姿态稳定性、工作精度的可靠性［3-4］。目前，已经有许多航天器大型结构附件发生热扰动现象而导致了一系列航天事故，如哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope，HST）［5］、地球物理观测卫星-4 型（Orbital Geophysical Observatory-IV，OGO-IV）［6］以及Ulysses 航天器［7］等，造成了大量的经济损失。因此，研究搭载有大型太阳帆板结构的飞行器在轨运行时的热致振动现象，对于卫星的热设计具有十分重要的参考意义。

研究人员对于航天器上太阳帆板和其他附件的热分析和热结构响应进行了大量的研究。最开始热致振动的研究对象大多为简单的梁和板结构，BOLET［8］最先提出热致振动的概念。THORNTON 等［3］采 用非耦合的方法对受到外部热流冲击的太阳能板的瞬态响应进行了分析计算，并将热致振动分为热弯曲、热致断裂、热致振动和热颤振4类。FOSTER 等［5］通过对比哈勃太空望远镜太阳能电池阵列的飞行数据和计算机模拟结果，指出扰动的来源是太阳帆板的热变形。……