IKAROS太阳帆第一阶段展开过程的动力学行为分析

摘要

空间结构的在轨展开涉及到复杂的高维强非线性动力学问题，这些动力学问题的建模及仿真技术是航天动力学领域的难题，也是对在轨展开过程施加控制的前提条件。本研究以IKAROS太阳帆在轨第一阶段展开过程为例，基于哈密顿变分原理，建立中心刚体-主动伸长柔性梁耦合动力学模型；采用保结构分析方法，关注动力学系统的局部动力学行为，在恒定转矩驱动和恒定功率驱动两种工况条件下，对IKAROS太阳帆第一阶段展开过程进行仿真；发现两种工况条件下的中心刚体转动角速度演化规律差别显著，恒定转矩做功将导致中心刚体的转动稳定性变差，同时，恒定功率驱动工况下，IKAROS太阳帆第一展开阶段节能效果较好。

关键词

IKAROS太阳帆 / 中心刚体-主动伸长柔性梁模型 / 保结构 / 在轨展开 / 动力学

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.12172281;11972284); 陕西省“先进装备关键动力学”科技创新团队资助项目(No.2022TD-61); 陕西高校“空间太阳能电站动力学与控制”青年教师创新团队资助项目; 陕西省杰出青年科学基金资助项目(No.2019JC-29)