点击次数：

论文类型：会议论文

发表时间：2015-07-25

页面范围：1-1

摘要：　　空间太阳能电站是指在空间将太阳能转化为电能，再通过无线能量传输方式传输到地面的电力系统，其整体构想最早由美国学者Peter Glaser于1968年提出，作为一种很有前景的可再生能源系统概念，得到各航天大国的广泛关注。对于中国等严重依赖石油进口的航天大国来说，发展空间太阳能电站更是在21世纪确保国家安全、能源安全和环境安全的重大战略选择。迄今为止在所提出的空间太阳能电站概念中，超大柔性空间结构是必需的基本特征，尺寸达到千米量级，远远超过了人类目前研制出的最大航天器—国际空间站。“超大”和“高柔性”两个特征给空间太阳能电站的在轨动力学和控制带来了新问题、新特性和新挑战。如重力梯度、太阳光压等以往可以忽略的空间环境干扰会显著的影响姿态和轨道的运动，高柔性使结构易于产生几何大变形非线性问题，尤其与空间热辐射的共同作用会加剧结构、姿态与轨道的耦合；高柔性还导致结构振动基频非常低，结构与控制的耦合增加了低带宽控制器设计的困难。因此以空间太阳能电站为背景，开展千米量级尺寸的超大柔性空间结构的在轨动力学建模、计算、响应特性分析和振动控制的研究是十分必要的。本次交流主要介绍我们对超大尺寸结构在轨动力学新特性的一些初步研究结果。以简化的千米量级超大尺寸结构为研究对象，充分考虑重力梯度和太阳光压等空间环境干扰的影响，基于Lagrange变分原理建立起在轨动力学模型。在此基础上，研究重力梯度、太阳光压等对姿态运动的影响，以及不同轨道偏心率下超大尺寸刚体姿态与轨道运动的耦合效应，并与质量特性等效的小尺寸刚体模型结果对比，研究超大尺寸带来的新特性。进一步在空间环境干扰下结构变形、姿态和轨道运动的相互影响，通过与刚体模型的结果对比，揭示结构变形与姿态和轨道之间的耦合机理以及稳定运动的轨道条件。