立方体卫星太阳翼技术综述.pdf

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1、第24卷第2期航天器工程V01．24No．22015年4月SPACECRAFTENGINEERING109立方体卫星太阳翼技术综述任守志刘颖王举黄传平刘少锋马静雅周志清(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要调研了国外不同类型立方体卫星(CubeSat)的太阳翼技术，并从展开维度及展开次数的角度进行了分类，然后对CubeSat太阳翼的太阳电池板、压紧释放机构及展开机构等典型部件进行详细介绍，对不同类型的部件技术进行了对比，通过对比，给出了CubeSat太阳翼在研制体系建设、部件技术、搭载验证等方

2、面的发展建议，可为后续研究提供参考。关键词立方体卫星；展开式；太阳翼中图分类号：V443文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．16738748．2015．02．018OverviewofSolarWingforCubeSatRENShouzhiIdUYingWANGJuHUANGChuanpingLIUShaofengMAJingyaZH()UZhiqing(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)A

3、bstract：ThispaperinvestigatesdifferentkindsofsolarwingonCubeSats，makesaclassificationofthemintheviewofdimensionandtimesofdeployment．Itpresentsadetailedintroductionoftheirtypicalcomponents--solarpanel，hold—downandreleasemechanismanddeploymentmechanism．Thep

4、aperalsocomparesdifferenttypesofthecomponentsandgivesspecificadvicetOcon—cernedresearchersondevelopmentsystem，partsdesignandflighttestoftheCubeSatsolarwings．Theresultscanbeasareferenceforthefutureresearch．Keywords：CubeSat；deployable；solarwing1引言立方体卫星(Cube

5、Sat)根据尺寸分类属于皮卫星(pico—satellites)，其概念最早于1999年由美国加州理工学院和斯坦福大学提出。这种卫星体积小、质量轻、成本低、研发时间短，截至目前已有超过150颗CubeSat成功发射。经过近些年的发展，卫星外形尺寸已经标准化，根据其尺寸不同，可以分为1U，2U，3U等(其中1U即10cm×10cm，2U即10cmX10cm×20cm，3U即10cm×10cn]×30cm)。这种卫星通常由来自大学的学生研制，但由于其制造成本低，具有快速响应的特点，一次可发射几个甚至几十个，目

6、前已逐渐受到专业航天研究人员的重视【1。。J。早期CubeSat由于其尺寸限制，无法使用目前广泛应用于大卫星上的太阳翼(即展开式太阳电池阵)，因此最初大部分CubeSat采用体装式太阳电池阵，其功率仅5～10W，随着有效载荷的增加，其功率需求也不断增加，达到几十瓦，体装式电池阵已无法满足其要求，要求CubeSat在有限的包络体积内实现更大的展开面积，因此出现了类似大卫星上应用的太阳翼。但是由于尺寸限制，其太阳翼技术不同于大卫星上的太阳翼。本文调研了国外典型CubeSat太阳翼，对其进行了分类，并对太阳电池

7、板、压紧释放机构及展开机构等典型部件技术进行收稿日期：2014一1218；修回日期：20150306作者简介：任守志，男，工程师，从事航天器机构设计与分析研究_7-作。Email：renshouzhi@163．corn。110航天器工程24卷了归纳和总结。2国外典型CubeSat太阳翼介绍2．1CubeSat太阳翼分类及特点1)分类类似传统大卫星所用太阳翼，CubeSat太阳翼按展开方式也可分为一维一次展开式和多维多次展开式。按组成可分为单板式和多板式。2)特点传统刚性太阳翼组成部件中太阳电池板、展开锁定

8、机构及压紧释放机构等尺寸较大，且压紧释放装置释放时会产生较大的冲击，因此传统太阳翼相关技术无法直接用在对包络和冲击要求较高的CubeSat太阳翼上。根据CubeSat设计规范[6]，太阳翼收拢状态厚度要小于6．5mm，因此太阳电池板、展开机构、压紧释放机构必须进行小型化设计，但由于机构设计限制以及CubeSat的特点，又不能简单地对传统刚性太阳翼按比例缩小设计，必须在低包络尺寸、低质量、较大展开面积的情况下进行全新的设计。为减