汤树人　陈宝东　刘　仲　康志宇　唐　平

上海宇航系统工程研究所，上海，201109



空间对接机构捕获锁优化设计

汤树人陈宝东刘仲康志宇唐平

上海宇航系统工程研究所，上海，201109

摘要：空间对接机构是实现航天器空间交会对接的关键系统。捕获锁作为对接机构的关键组成部件，具有实现两航天器间捕捉和释放的功能。其中的锁舌弹簧机构是典型的多体系统动力学机构，具有一定的设计难度。针对该问题，分析了锁舌运动规律，简化由分析力学建立的非线性微分方程组，建立了满足工程精度需求的数学模型；接着采用惩罚函数法和随机顺序配对机制改进标准遗传算法，并编制程序完成参数求解；随后应用ADAMS软件进行动力学仿真。捕获锁试验结果表明，捕获力显著减小，性能获得提高。所研制的捕获锁圆满通过了国内载人航天交会对接飞行试验，证明该产品优化设计工作获得了成功。

关键词：空间对接；捕获锁；多体系统；遗传算法；仿真

0引言

空间对接机构是实现载人航天器空间交会对接，以及开展在轨服务的关键系统[1-3]，其中周边式对接机构捕获锁具有实现两航天器间捕捉和释放的功能[4-5]。型号产品研制过程中，对捕获锁上的锁舌弹簧机构有如下要求：对接捕获阶段，要求锁舌能够在卡板器较小的作用力下就压入，并快速弹出完成对卡板器的捕获；对接拉紧阶段，捕获锁能够可靠自锁并承受数千牛的拉力；对接分离阶段，捕获锁解锁后，要求对卡板器仅有数牛的脱离阻力。……