董富祥 周志成 曲广吉

（中国空间技术研究院，北京 100094）

1 引言

星载大型桁架式网状抛物面天线是满足移动通信、对地遥感和深空探测等空间应用的关键设备。这种天线尺寸大、质量小，常规的地面测试难以完全揭示其在轨展开动力学特性，因此，准确、可靠的展开过程多体系统动力学仿真，对于优化天线结构和机构设计、制定展开过程控制规律及预测天线在轨展开动力学性态，均具有重要意义，它是星载大型天线结构和机构设计、分析及验证不可或缺的工具［1-2］。

国内外针对大型周边桁架式网状抛物面天线展开动力学问题开展了大量研究。这些方法可以分为三类：节点笛卡尔坐标方法［3］、独立广义坐标方法［4］和利用商业软件的仿真方法［5］。以节点笛卡尔坐标为系统广义坐标，赵孟良、关富玲［3］采用广义逆矩阵方法研究了周边桁架式天线展开动力学过程，分析了桁架黏性阻尼和绳索滑轮摩擦作用对天线反射器展开动力学的影响。不过，节点笛卡尔坐标方法虽然便于描述桁架各部件平移运动，但由于缺乏描述铰链转角的广义坐标，因而难以建立旋转铰位置处摩擦力矩模型。李团结、张琰、李涛［4］以展开角为独立广义坐标，采用拉格朗日方法建立了周边桁架天线展开过程动力学方程，研究了重力、阻尼对天线展开动力学的影响。该方法导出的动力学方程不含约束，因此不必考虑动力学积分过程中约束方程违约问题。然而，反射器斜杆转角与展开角之间为复杂三角函数关系，导致斜杆动能对广义坐标速度的偏导数难以求解。……