黎彪 刘志全 程刚 丁锋

（中国空间技术研究院，北京100094）

1 引言

构架式空间可展开支撑臂是目前最为先进的支撑臂之一，球铰接杆式支撑臂因高刚度、大尺寸等优点而更能适应航天器大型化发展，是未来空间可展开支撑臂的主要发展方向[1]。目前国内已研制出的球铰接杆式支撑臂原理样机成功地实现了支撑臂的展开和收拢功能[2-3]，然而，将其应用于航天任务中还需要考虑质量、环境适应性、收拢包络等诸多约束，这些约束都与支撑臂的构型参数密切相关。因此，深入研究球铰接杆式支撑臂构型参数对性能的影响对于此类支撑臂在航天器工程中的应用具有重要意义。

国内外对于球铰接杆支撑臂构型参数分析大多基于等效梁理论，文献[4]从刚度和强度方面分析了各构型参数对盘压杆和铰接杆式支撑臂性能的影响，但该文献对铰链因素只是采用经验系数修正，并只讨论了不含套筒的支撑臂。文献[5]同样采用等效梁理论，推导了支撑臂的弯曲刚度、强度与支撑臂套筒半径和纵梁截面面积之间的关系，但文献中未考虑跨距、铰链和斜拉索组件等因素。本文采用有限元分析软件（ANSYS）对球铰接杆进行有限元建模，并引入了球铰接副刚度、由套筒附加的质量和结构尺寸以及横向框架边数等因素，并在此基础上进行各构型参数的影响分析。

2 球铰接杆式支撑臂组成及构型参数

以ADAM（Able Deployable Articulated Mast）为代表的球铰接杆式支撑臂的组成如图1所示，两……