三杆星型张拉整体可展结构的运动分析

刘贺平， 朱振东， 罗阿妮

(哈尔滨工程大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

张拉整体结构是一种由索和杆组成的空间结构，其索构件相互连接形成索网，杆构件由内部支撑形成预期的空间形状。其以拉力构件为主的设计思路，一改传统的设计思想，构建出的结构具有许多传统结构不具备的特性。在航天领域，研究人员主要研究把张拉整体结构转化为桁架式空间可展结构[1-2]。

桁架式空间可展结构是一种可由折叠状态自动展开，形成预期桁架结构的机构。近年来，许多机构和研究人员都对桁架式空间可展结构进行了研究探索。美国已研制出多种桁架式空间可展结构，例如AstroMesh类网状天线，这些结构都已经应用于实际。梁笑天[3]针对一种桁架类空间可展结构，推导了用于该结构控制中的结构响应灵敏度线性控制理论计算公式。郭王策[4]针对桁架变形引起网面张力均匀性和形面精度恶化的问题，提出一种考虑桁架变形的天线形态设计优化方法，改善网面张力均匀性及形面精度。日本宇宙航空研究开发机构[5]研制了一种用于通信服务的构架式天线，该天线反射面为口径19 m×17 m的椭圆形 收拢后直径为4 m，天线形面精度、收纳率和刚度都较高。

随着天线口径增大，环形桁架天线在展开过程中会呈现柔性构件的大范围运动和大变形相互耦合，这极易引起整个系统的振动。构件运动副中的间隙和摩擦等因素也会造成展开过程的不同步现象以及运动副的意外卡死或滑动。……