项目名称空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术与在轨应用.doc

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1、1项目名称：空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术与在轨应用2推荐单位：哈尔滨工业大学3项目简介本项目针对大型/超大型空间航天器结构和载荷的共性关键技术发展需求，创新提出了一种空间长寿命可控展开膜壳结构技术，在国际上率先完成了在轨验证与应用，总体属于航天器结构与设计领域。本项目在国家自然科学基金资助下建立了空间膜壳结构设计方法，揭示了收拢和展开控制机理；在原总装备部预研项目支持下，研制了膜壳结构的星载大口径天线反射面全尺寸原型样机，突破了结构设计、变形折叠与展开等核心关键技术；针对大型空间展开支撑结构，完成了伸展臂、太阳帆以及桁架等膜壳结构设计、样机研制与地面验证；通过在轨展开及长期应用验证了所提

2、出的空间长寿命大型可控展开膜壳结构的高效收纳、可控展开、刚度获取与长期在轨保持，为大型空间航天器结构和载荷发展探索并验证了一条全新解决途径。本项目获得授权国家发明权专利24项，主要技术内容包括：1.发明了具有展开、支撑和功能一体化的空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术，解决了大型超轻航天器展开结构整体欠刚度和低频的技术瓶颈，在国际上率先圆满成功地完成了在轨展开和长期保形验证，为未来空间可展开结构的大型化和轻量化奠定了创新技术基础。2.发明了一种机构-结构一体化的超长太空用膜壳伸展臂，首次提出并研制了芳纶纤维与碳纤维复合自支撑离散化薄壳、变直径的新型充气伸展臂机构，引入双Ω形碳纤维材料与创新内胆设

3、计，实现了充气可控展开膜壳机构的高效收拢。3.发明了渐进阻尼控制充气展开技术，突破了展开机构充气伸展过程中的低冲击难题，有效提升了超长膜壳结构的充气展开可靠性；通过大型空间充气展开膜壳结构地面展开方法和快速可控充气释放机构，及径向展开与收拢试验方法等技术发明与应用，保障了大型膜壳结构在轨有序稳定可控展开。利用本项目发明的空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术，研制了充气膜壳伸展臂，于2013年5月在XY-1卫星上成功展开，迄今已成功完成长期存储、可控展开和长期保型的在轨应用验证，是国际上充气展开膜壳结构技术首次在轨应用。本项目技术已成功应用于国内相关单位研制的新型大型展开卫星结构和载荷，主要包括中

4、国科学院电子学研究所的10m长火星电离层顶部探测仪发射天线；航天科技集团上海卫星工程研究所的星载低冲击展开重力梯度杆；航天科技集团五院总体部大型空间可展开遮阳罩支撑结构；航天科技集团九院704所第二代测雨雷达反射面样机；航天科技集团五院钱学森空间技术实验室8m×8m薄膜太阳帆样机。本项目发明并验证的可控展开膜壳结构技术，突破了空间长寿命大型展开结构的伸展控制、刚度获取和长寿命技术瓶颈，为我国航天可展开结构技术超越式发展，为我国新一代卫星、深空探测、载人航天等大型航天器结构和载荷的工程应用奠定了基础，具有极高的社会、经济价值和广阔应用前景。4推广应用情况本项目发明的空间长寿命大型可控展开膜壳结构

5、技术，已经在XY-1卫星上采用充气膜壳伸展臂机构平稳有序地把2kg质量块支撑到卫星本体3.0m位置，通过了在轨长期存储、控制展开和长期保型验证，实现了充气展开结构技术空间功能应用。同时基于该验证新技术，已在中国科学院电子研究所研制的10m火星电离层顶部探测仪发射天线进行了展开应用。航天科技集团上海卫星工程研究所采用了充气展开的膜壳结构应用于低冲击展开重力梯度杆。航天科技集团五院总体部基于该充气展开控制技术应用于大型可展开空间展开遮阳罩技术方案；航天科技集团九院704所第二代测雨雷达反射面完成了样机研制。五院钱学森实验室也采用了充气控制展开膜壳伸展臂展开了8m×8m深空探测太阳帆。同时基于本项目

6、技术成果研制的充气展开重力梯度杆，已经成为五院508所系列产品。本项目突破的空间长寿命大型可控展开膜壳结构的展开控制、刚度获取和长寿命技术瓶颈，这为我国新型航天器结构-机构的跨越式发展开辟了一条全新的技术途径。也为我国高轨通讯卫星、星际飞行、空间载人舱等大型航天器结构和载荷等工程应用方面有重大应用前景。5、本项目成果曾获科技奖励情况获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门（单位）6主要知识产权证明目录序号专利名称专利号发明人授权公告日期1双Ω形碳纤维复合材料伸展臂及其展开方法ZL2011101714768卫剑征；谭惠丰;余建新;谢志民;林国昌;王友善;刘宇艳2014.01.222非对称薄壳

7、弹性阻尼展开的管状铰链及其制作方法ZL2015104511960卫剑征；宋博;谭惠丰;苗常青;林国昌;谢志民;田振辉2017.03.083空间充气控制展开支撑臂卷曲折叠模具ZL2014100544886谭惠丰；林国昌;卫剑征;王长国;苗常青;刘宇艳;谢志民;赵树林2015.08.054空间充气结构地面展开性能测试系统ZL2011103627410谢志民；陈思驰;卫剑征;谭惠丰2013.04.105