李海月,程 澤,趙丹妮,王浩威,李德勇,張加波,宋曉東,趙琳娜
(1.北京衛(wèi)星制造廠有限公司,北京100094;2.北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部,北京100094;3.北京理工大學(xué)宇航學(xué)院,北京100081)
近年來(lái),隨著航空航天技術(shù)的不斷進(jìn)步,空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)在人類探索太空的活動(dòng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,如高精度天線、大功率太陽(yáng)能電池陣及多自由度精密機(jī)械臂等廣泛應(yīng)用于航天器[1-5]。空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)是航天器的重要組成部分,模擬其在太空微重力環(huán)境下的展開(kāi)鎖定是地面微重力模擬展開(kāi)試驗(yàn)的重要內(nèi)容。隨著空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)逐漸向多維度、多自由度的方向發(fā)展,對(duì)地面微重力試驗(yàn)設(shè)備主動(dòng)適應(yīng)性[6-7]的要求也越來(lái)越高,既要求其能滿足多維度、多自由度的需求,還要求其具備精度高、阻力小和可靠性高的特點(diǎn)。
基于此,筆者通過(guò)對(duì)比目前比較成熟的微重力模擬展開(kāi)試驗(yàn)方法,結(jié)合懸吊法和氣浮法,擬設(shè)計(jì)一種適用于三維空間展開(kāi)機(jī)械臂的多自由度微重力模擬展開(kāi)試驗(yàn)系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行功能測(cè)試和模擬試驗(yàn)。
地面微重力模擬展開(kāi)試驗(yàn)方法主要有懸吊法[8-12]、落塔法、水浮法[13]和氣浮法[14-20],其中應(yīng)用最為廣泛的是懸吊法。懸吊法利用繩索機(jī)構(gòu)、滑輪組和配重來(lái)實(shí)現(xiàn)重力卸載,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由度高的優(yōu)點(diǎn),但也具有摩擦阻力大、精度低、滯后運(yùn)動(dòng)和柔性抖動(dòng)耦合以及復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。隨著氣浮法日漸成熟,氣浮系統(tǒng)的應(yīng)用也日益廣泛,該系統(tǒng)雖具有阻力小、周期短、成本低、可靠性高和運(yùn)動(dòng)軌跡適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)平面度和光滑度的要求較高,以及只能適應(yīng)二維平面運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致其在多維空間的應(yīng)用受到限制。……