在轨可更换模块对接接口技术综述

针对航天工程上对航天器进行模块更换的在轨服务与维护技术需求,梳理了国内外在轨可更换模块对接接口技术的研究进展和成果。从对接接口与机械臂动作特点出发,重点对其技术需求、功能原理、性能指标等进行了综述,对国内外在轨可更换模块对接接口技术的差距进行了对比分析,并提出了我国在轨可更换模块对接接口关键技术的发展方向。

在轨替换单元杆锥式三维碰撞动力学行为

为研究在轨替换单元与目标航天器定位导向过程中的接触碰撞动力学行为,以配备有杆锥式定位导向结构的目标航天器与在轨替换单元(ORU)为研究对象,考虑定位导向机构的结构特点与实际定位过程的位姿状况,建立了航天器与ORU定位导向过程的三维碰撞动力学模型(NE-CR-LN三维接触动力学模型),并推导了三维空间中锥杆间碰撞检测方程。该模型应用矢量分析方法,考虑锥杆导向系统的自身特点将其划分出四种不同的接触工况。通过将模型数值结果同LS-DYNA仿真结果及文献模型进行对比分析,验证了NE-CR-LN动力学模型的正确性。针对ORU的定位要求,进行典型定位导向工况下的接触碰撞仿真及试验分析,导向仿真过程和动态分析结果表明,NE-CR-LN三维接触动力学模型可以在一定条件下模拟实际接触碰撞过程。

基于SOIS的在轨可更换模块接口设计

针对航天器对在轨维修、硬件更换、功能升级等在轨服务的需求迫切性问题,提出了在轨可更换模块的接口设计方法。将SOIS(航天器星载接口业务)协议运用于ORU(在轨可更换模块)接口设计中,借助SOIS对星载软硬件设备进行协同设计,降低ORU的设计开发成本,提高ORU的适用范围,便于模块更换的实现。基于在轨更换的应用场景,分析了ORU接口的设计需求。在此基础上,给出了ORU体系结构,完成了ORU接口的机、电、热设计。