含非线性特性的卫星压紧释放机构动力学研究

刘汉武，张华，方贤亮

1. 上海宇航系统工程研究所，上海 201109 2. 上海市空间飞行器机构重点实验室，上海 201109

1 引言

压紧释放机构作为空间机构重要的连接结构，完成空间机构在发射过程中的固支压紧作用，同时通过火工品爆炸的方式解除锁定，从而释放空间机构，其在航天上应用非常广泛，例如太阳翼、天线、空间结构机构等，随着航天器结构机构越来越复杂，压紧释放机构也发展出了新的构型(见图1)，该新型压紧释放机构采用C型抱爪进行收拢压紧，其中存在限位、抱紧力及摩擦力等非线性因素，该部件对天线的动力学特性起关键作用，故其中的非线性因素对天线动力学特性不可忽视。通常大型复杂航天器结构由若干次级结构或子结构通过类似的各种连接结构组合而成，其中的连接结构大多都伴随有各类非线性问题。例如：航天器的铰接结构[1-3]、大型航天器的伸展结构[4-8]、运载火箭的包带连接机构[9-11]等此类航天器连接结构中存在各类非线性因素，正如上述提到的典型结构机构一样，具有明显的局部性和离散性特点，如何对含有非线性特征的结构进行动力学分析是亟需解决的问题。

图1 卫星天线新型压紧释放机构Fig.1 A new type of hold-down and release mechanism for satellite antenna

针对结构的非线性问题，国内外许多学者，王天舒等[12]采用分段线性模型研究了航天器附件展开过程中间隙非线性的影响；徐小胜等[13]推导了柔性飞行器系统的模态频率估算公式，结合有限元软件建立了一种粗略研究柔性航天器频率的工程方法；……