● 摘要
现代小卫星凭借其快、好、省的优点，已得到越来越多的应用，尤其适合高校研制。在此背景下，开展了北航学生小卫星项目。本文以北航学生小卫星为依托，进行相关的研究。首先结合国内外微小卫星技术现状，提出了模块化、快速响应等总体设计理念。在充分考虑卫星工程系统、空间环境和内部约束等限制条件后，从多个可行方案中择优选出一个作为总体方案的设计基础。之后，在可行方案的基础上，进一步完善了总体方案，包括：总体技术指标设计、构型设计、电总体设计等，并在此基础上提出了各分系统设计的要求。最终集成了北航学生小卫星和半物理仿真验证平台，地面测试表明设计是正确合理的。盘压伸杆技术作为北航学生小卫星的关键技术，必须验证其可行性。为此，本文对该技术的具体机构形式——盘绕式伸展臂的组成、展开控制方式、详细构型和辅助装配技术等方面开展了深入研究。通过推导力学模型，得出了伸展臂展开状态力学特性的计算公式。采用离散化刚体的方式构建了展开过程的运动学模型，实现了伸展臂盘绕展开和收拢过程的仿真，并预测了盘绕展开对卫星在轨姿态的影响，该仿真具有非线性、大变形、刚柔耦合等特征。对所研制的两米伸展臂样机开展的地面试验证明仿真分析是合理可信、盘压伸杆技术是可行的。