UltraFlex太阳翼有序展开动力学建模与分析

发布时间：2024-05-12 00:06

　　针对刚柔耦合的圆形薄膜UltraFlex太阳翼结构动力学建模与分析困难、微重力下薄膜运动复杂和展开精度要求高的问题,搭建了UltraFlex展开动力学数值分析模型,分析了扭簧和绳索驱动下UltraFlex的有序展开动力学特性。基于绝对坐标方法建立包含柔性附件和柔性薄膜的UltraFlex动力学模型,采用两步检测算法处理薄膜间的复杂接触碰撞问题,利用扭簧逐步释放扭矩的方法驱动结构有序展开,通过控制绳索释放速率的方法完成移动箱板的转动规划和限位跟踪,提高展开位置精度。将该展开驱动策略运用到NASA实际样机尺寸的UltraFlex分析模型中,仿真结果表明该展开策略能够使得UltraFlex结构高精度、有序、稳定地展开;绳索始终处于张紧状态,最大拉力为62.5N;薄膜展开过程复杂,重复出现张紧、回弹的现象,最终趋于稳定。

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【部分图文】：

图1UltraFlex薄膜太阳翼构型

20世纪90年代,美国ABLE(后改为为ATK,现为诺格)公司研发出一种圆形柔性薄膜太阳翼UltraFlex[1],如图1中所示,它具有结构紧凑、质量轻、功率质量比高、低转动惯量、展开刚度高、可重复展收和扩展性好等特点[1],太阳翼分块数量(或肋条数量)可根据任务类型自由选择。不....

图9洞察号UltraFlex展开测试

4)当转角大于π时,此时靠绳索的拉力驱动箱板展开。因此,在展开过程中,需要保证绳索一直处于受拉状态,且在过度阶段有足够的转速,这样才能够对箱板的转动实施控制并且顺利通过转角为π的时刻,最终整体结构展开。

图10绳索长度与转角关系示意图

因此,在展开过程中,需要保证绳索一直处于受拉状态,且在过度阶段有足够的转速,这样才能够对箱板的转动实施控制并且顺利通过转角为π的时刻,最终整体结构展开。如图10所示,研究绳索长度随UltraFlex展开的变化情况。绳索长度(2a长度)与转角(2α)之间的关系表示为:

图11绳长随时间变化曲线

结合图10,本文设置展开过程参数为tmax=25s,tend=50s,H=2.1m,e=0.03m,r=0.06m,l0=2(r-e),l1=2((H2+e2)1/2+r),l2=2(r+e),则得到绳长随时间变化曲线如图11所示,根据转角与绳长之间的关系,可以得到转角....

本文编号：3970566