全向增阻离轨的充气薄膜球设计与性能分析

作     者：卫剑征 张义 侯一心 谭惠丰 WEI Jianzheng;ZHANG Yi;HOU Yixin;TAN Huifeng

作者机构：哈尔滨工业大学、特种环境复合材料技术国家重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工业大学、复合材料与结构研究所哈尔滨150080 中国电子科技集团公司、光电研究院天津300308 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2023年第63卷第3期

页      面：302-310页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：航天进入减速与着陆技术实验室开放基金项目(EDL19092121) 

主　　题：离轨 充气展开 薄膜球 折叠 增阻 

摘      要：增阻式离轨是避免小卫星失效后产生空间碎片的高效方式之一。该文针对充气展开增阻薄膜球的离轨问题,首先,给出了充气展开薄膜球的全向增阻设计方案,提出了闭合三维球面变形收缩为紧致星型与星瓣Z型融合折叠方法,经零线宽与变厚度折叠形成密实立方体状;其次,基于小挠度球壳变形假设,分析了增阻薄膜球在极限高度200 km下受到最大气阻力时其球面的失稳临界压力,对比在室温和高温条件下薄膜球的临界压力变化,通过真空环境箱进行试验验证;最后,分析了不同碎片面质比与增阻薄膜球直径对离轨时间的影响关系。结果表明:聚酰亚胺薄膜球可作为空间碎片的全向增阻离轨设计的球状结构,随着球体直径的增大,其临界压力呈指数型下降;在相同的轨道高度,碎片的面质比越大,离轨时间越短;在相同的面质比条件下,碎片的轨道高度越高,离轨时间越长。