太空衍射望远镜大型桁架展开过程动力学建模

黄泽兵，刘锦阳，*，袁婷婷，侯鹏

1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240 2. 上海卫星装备研究所，上海 200240

近年来，随着深空探测技术的发展，对大口径太空衍射望远镜提出了迫切需求[1-2]。由于受到航天运载工具空间和载重的限制，发射前，太空衍射望远镜处于折叠状态，发射到太空之后在特定轨道位置释放、展开与锁定。太空衍射望远镜展开的一个关键步骤是桁架展开把主镜推送至特定位置，其展开过程直接决定了太空望远镜后续能否顺利展开与工作。然而这个展开过程呈现出复杂的动力学特性，在桁架展开过程中，各个桁架单元在锁定装置的作用下实现瞬间锁定，这将对星体与主镜产生很大的冲击，甚至会使展开机构造成一定程度的破坏，从而导致太空衍射望远镜在轨展开失败，因此进行太空衍射望远镜桁架展开动力学的研究非常有必要。

鉴于采用柔体多体系统动力学研究大型空间结构展开动力学的复杂性, 目前对大型空间结构的展开动力学与控制研究大多基于准静态或多刚体模型[3]。例如，赵孟良与关富玲[4]建立了周边桁架式可展天线的多刚体动力学模型，并采用广义逆矩阵的方法实现了考虑摩擦的周边桁架式可展天线展开动力学分析；彭笑雨等[5]利用螺旋理论对一种五面体可展桁架单元进行了自由度分析，分别采用了D-H坐标变换与拉格朗日法对五面体可展桁架单元展开过程进行了运动学与动力学分析；……