航天器柔性线缆力学特性分析方法综述

王玮鹭

（中国科学院长春精密机械与物理研究所，长春 130033）

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航天器结构复杂、紧凑、功能模块众多，作为航天器中控制能源与信号传输的载体，系统内的柔性线缆是航天器不可或缺的重要组成部分，数量巨大，性能要求极高。据统计在航天器总体中的构造中，线缆约能占到航天器总体质量的20%～30%[1]，因此，在航天器中线缆是保证其正常运行的重要模块之一。

在航天器运行中，存在着不同工况的力学问题，而作为连接不同模块的线缆同样会产生相对应的力学特性，并且在不同位置和姿态的线缆受到的振动情况有所差异。线缆的受力会引发以下几种工况：（1）线缆振动强度过大时，会引起其约束端松动甚至脱落，导致线缆无法工作；（2）对于仅存在线缆等柔性连接的悬浮或隔振等高稳定度平台，线缆的存在会对平台的隔振性能以及高精度指向控制等产生影响；（3）航天器大幅度振动会造成线缆拖拽拉伤、过度缠绕等问题，影响航天器在轨运行。为避免恶劣工况发生，需对航天器中连接线缆的运动状态和力学特性进行分析和研究。

柔性线缆具有明显的非线性特征，属于非线性系统，在振动环境中与刚性体力学特征不同。在以往的研究中，对于非线性因素较弱的系统，简化或忽略对非线性系统的分析并不会引起整体系统分析结果的本质性变化，因此可以将此类非线性系统分析过程简化[2]。但是对于卫星等高稳定度和高可靠度的航天器，如果依旧对非线性系统进行线性化处理，其力学分析结果会存在较大误差，甚至会发生本质变化。……