● 摘要
航天器需要多种空间分离机构实现空间释放分离功能，如运载火箭的分离、卫星上太阳翼及其它附件的展开等。目前，航天器的空间分离机构多以火工品为驱动源，火工品有释放冲击载荷大、污染性、不可重复使用等诸多缺点。为了克服火工品的缺点，主要的技术解决途径就是发展非火工品的空间分离机构，在非火工品空间分离机构的研究上，一个主要的方向是应用形状记忆合金(SMA，Shape Memory Alloys)的形状记忆效应来实现空间释放功能。具有预应变的SMA材料(如NiTi合金)加热时能产生回复位移和回复力，因此可以被用作机械驱动元件来研制新型空间分离机构。
本次研究发展了由SMA丝驱动的非火工空间分离机构，提出了空间分离机构的总体结构方案，总体结构方案使用滚珠卡位结构，实现了机构载荷的两级释放；对滚珠卡位结构进行了几何参数分析和力学分析，保证了滚珠卡位结构可以实现锁紧和释放功能；完成了空间分离机构的三维建模；对空间分离机构的关键部位进行了结构强度分析，保证了其结构强度的可靠性，而后对滚珠卡位结构进行了结构优化试验，研究了卡位角度、驱动弹簧预紧力、润滑剂对空间分离机构触发阻力和最大释放载荷的影响，优化了滚珠卡位结构的结构设计，最后完成了机构样机的加工装配并对样机进行了性能测试，测试项目包括释放功能测试、电性能测试、力学环境测试、热环境测试、疲劳性能测试等。
对空间分离机构的性能测试结果表明该机构具有良好的抗冲击性能，在经历了恶劣的力学环境后可以可靠释放；机构的释放时间短，可以在2 s内完成释放；机构的释放载荷大，最大可释放12000N的载荷；机构释放所需功率不超过10W；机构复位后可重复使用，使用次数在50次以上，同时机构的可靠性高，该机构在空间分离释放领域具有非常广阔的应用前景。