立方星星箭分离机构运动系统的设计与验证

为实现"翱翔之星"立方星在轨可靠分离,达到初始分离速度和姿态的要求,设计了立方星星箭分离机构运动系统并进行了实验验证。提出了一种利用分离弹簧推动立方星打开舱门,并采用弹簧销轴完成舱门锁定的运动系统结构方案。首先,基于能量守恒定理确定了分离弹簧的结构参数;其次,建立了星箭分离过程中立方星与舱门的运动耦合系统动力学模型,并利用MATLAB软件进行了数值仿真;最后,对星箭分离机构样机进行了地面分离试验。实验结果显示,实际分离过程与数值仿真结果基本一致,实现了立方星无干涉分离及舱门的可靠锁定。该星箭分离机构成功实现了"翱翔之星"立方星的在轨分离,卫星下传数据表明其初始分离速度为1.08m/s,三轴角速度均小于2(°)/s,完全满足立方星初始分离速度和姿态的要求,可为后续立方星星箭分离机构的标准化设计提供参考。

立方星星箭分离电磁解锁机构

为实现"翱翔之星"立方星发射力学环境下可靠的锁定以及在轨低冲击快响应的解锁分离,提出了一种断电时弹簧锁定与加电时电磁铁吸合解锁的非火工解锁机构。首先,根据系统要求介绍了电磁解锁机构的工作原理,并建立了机-电-磁耦合动力学模型,分析解锁机构的动力学响应特性;其次,以地面测试试验结果为依据,进行电磁参数的多约束多目标设计与优化,并将优化出的参数在SIMULINK环境下进行仿真验证;再次,对电磁解锁机构样机进行功能测试,实测数值与仿真结果基本一致:额定电压28V下样机的解锁时间为41.2ms,解锁电流为2.2A,能耗为2.5J;最后,开展了力学环境和热真空环境地面试验以及±5V电压拉偏测试,结果表明电磁解锁机构能够可靠锁定与解锁。本文设计的电磁解锁机构经过飞行验证成功应用于"翱翔之星"立方星的在轨解锁与分离,可为后续立方星星箭分离解锁机构的标准化设计提供参考。