球載臨近空間載荷服務艙的動力學分析

田春敏，黃 旻，錢路路

（1.中國科學院計算光學成像技術重點實驗室，北京100094；2.中國科學院光電研究院，北京100094；3.中國科學院大學，北京100049）

1 引言

臨近空間一般指高度位于（20～100）km 的空域，是指介于航空與航天空域之間的一個特殊位置。由于臨近空間位置的特殊性[1]，近年來世界各國愈加重視其開發與利用。隨著臨近空間飛行器的飛速發展[2-3]，越來越多的設備正不斷應用于臨近空間中。臨近空間載荷服務艙正是在臨近空間中完成相應科學任務的。

臨近空間載荷服務艙是光機電一體化設備，它會搭載高空氣球到達臨近空間進行科學實驗。為了保障科學實驗的后續處理，載荷服務艙在臨近空間中完成科學任務后會以特定的速度返回地面，考慮到在落地的瞬間，與地面的碰撞會對載荷服務艙的穩定性有影響。因此，為了回收載荷服務艙內相關設備，需要對載荷服務艙落地時的安全性進行分析，這里采用有限元的方法對載荷服務艙進行力學分析。首先簡要介紹了載荷服務艙的結構設計，分析了建立有限元模型的外部條件，然后利用ANSYS workbench 對臨近空間載荷服務艙進行動力學分析。其中，重點在于分析落地時減震機構的力學性能，給出了有限元分析出的結果，其分析結果對于臨近空間載荷服務艙的回收具有指導意義。

2 載荷服務艙的結構

臨近空間載荷服務艙是由主艙體、下投式探空儀、減震拉桿、減震器、減震底座、天線模塊和探空箱構成的，如圖1 所示。……