项目简介

空间可展结构是随航天科技发展而诞生的一种新型宇航结构，是大型航天器有效载荷的主要结构形式，其在发射过程以折叠收拢状态固定安置在运载工具有效载荷舱内，待发射入轨后，按设计要求逐渐展开锁定并保持服役状态。作为国之重器，空间可展结构的设计研发是建设航天强国的牵引性技术。 本项目在国家自然科学基金、国家重大航天计划等资助下，历经十余年攻关，解决了空间可展结构高精度成形设计、高可靠展收设计、服役性能保持设计等关键难题，打通了从自主设计到工程应用的全链条，并成功完成了在轨验证，实现了我国在该领域从追赶到领跑的突破，取得了如下创新成果： （1）形成了空间可展结构形-性高精度设计方法。系统考虑了几何拓扑、形面精度、构件应力、装配误差等对结构拓扑设计、形面设计、工艺设计的影响，有效解决了传统力密度设计方法找形精度低等难题，将天线设计精度提高一个数量级。成果应用于嫦娥四号鹊桥中继卫星搭载4.2米径向肋天线等，实现了地面测试形面精度优于0.7mm。 （2）发展了刚-柔-软多体系统展开动力学设计理论。有效融合了复杂结构的几何特征、动力学品质需求并考虑地面试验重力卸载影响，实现多链路桁架式天线收展比突破1:10，全系列天线在轨展开成功率达100%。 （3）突破了在轨耐高低温和抗局部构件失效设计技术。实现了结构精度设计与空间热环境的有效匹配，解决了嫦娥四号鹊桥中继卫星搭载天线长周期（≥3年）、宽温域（-200℃-120℃）下稳定服役难题。 项目成果获授权发明专利36件，编制标准6部，发表论文83篇（其中SCI 28篇、EI 20篇）。成果应用于多种空间可展结构设计研发，满足了我国通信导航、气象防灾、深空探测等领域的重大需求，近三年直接经济效益1.3972亿元，带动卫星产业产生间接经济效益超十亿元，经济和社会效益显著。为我国空间可展天线技术步入世界先进行列做出了重要贡献。 以张卫红院士为组长的鉴定委员会认为该项目总体达到了“国际领先”水平。2023年，项目获得天津市技术发明一等奖。