針對剛柔耦合的圓形薄膜UltraFlex太陽翼結構動力學建模與分析困難、微重力下薄膜運動復雜和展開精度要求高的問題,搭建了UltraFlex展開動力學數(shù)值分析模型,分析了扭簧和繩索驅動下UltraFlex的有序展開動力學特性�；诮^對坐標方法建立包含柔性附件和柔性薄膜的UltraFlex動力學模型,采用兩步檢測算法處理薄膜間的復雜接觸碰撞問題,利用扭簧逐步釋放扭矩的方法驅動結構有序展開,通過控制繩索釋放速率的方法完成移動箱板的轉動規(guī)劃和限位跟蹤,提高展開位置精度。將該展開驅動策略運用到NASA實際樣機尺寸的UltraFlex分析模型中,仿真結果表明該展開策略能夠使得UltraFlex結構高精度、有序、穩(wěn)定地展開;繩索始終處于張緊狀態(tài),最大拉力為62.5N;薄膜展開過程復雜,重復出現(xiàn)張緊、回彈的現(xiàn)象,最終趨于穩(wěn)定。

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【部分圖文】：

圖1UltraFlex薄膜太陽翼構型

20世紀90年代,美國ABLE(后改為為ATK,現(xiàn)為諾格)公司研發(fā)出一種圓形柔性薄膜太陽翼UltraFlex[1],如圖1中所示,它具有結構緊湊、質量輕、功率質量比高、低轉動慣量、展開剛度高、可重復展收和擴展性好等特點[1],太陽翼分塊數(shù)量(或肋條數(shù)量)可根據(jù)任務類型自由選擇。不....

圖9洞察號UltraFlex展開測試

4)當轉角大于π時,此時靠繩索的拉力驅動箱板展開。因此,在展開過程中,需要保證繩索一直處于受拉狀態(tài),且在過度階段有足夠的轉速,這樣才能夠對箱板的轉動實施控制并且順利通過轉角為π的時刻,最終整體結構展開。

圖10繩索長度與轉角關系示意圖

因此,在展開過程中,需要保證繩索一直處于受拉狀態(tài),且在過度階段有足夠的轉速,這樣才能夠對箱板的轉動實施控制并且順利通過轉角為π的時刻,最終整體結構展開。如圖10所示,研究繩索長度隨UltraFlex展開的變化情況。繩索長度(2a長度)與轉角(2α)之間的關系表示為:

圖11繩長隨時間變化曲線

結合圖10,本文設置展開過程參數(shù)為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),則得到繩長隨時間變化曲線如圖11所示,根據(jù)轉角與繩長之間的關系,可以得到轉角....

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