结构/机构一体化空间可展开复合材料柔性伸杆的设计

摘要

为了满足空间探测的需求,文章提出一种结构/机构一体化空间可展开复合材料柔性伸杆设计.该伸杆以结构自身所包含的长通孔作为柔性关节,利用柔性关节的弯曲势能,实现其180°折叠展开功能.首先,研究影响该伸杆刚度和强度的主要设计参数,并综合考虑伸杆的制造工艺要求以及实际使用状态,确定了该伸杆的最终设计状态.然后,对该柔性伸杆的展开状态进行模态分析,并对其柔性关节进行折叠展开试验.最后,测量该柔性伸杆的重复折叠展开指向精度.模态分析结果表明:带探测计负载的伸杆展开状态的一阶频率为15.80Hz,二阶频率为17.22Hz,满足设计指标要求.折叠展开试验结果表明:伸杆柔性关节的折叠展开性能良好,满足设计要求.指向精度测量结果表明:伸杆重复折叠展开10次后,偏差角的6σ值为0.00828,重复折叠展开指向精度较高,满足使用要求.结构/机构一体化空间可展开复合材料柔性伸杆的结构设计方案合理可行,可适用于多种航天器及多类空间探测任务.