空间对接机构技术及其研制.doc

陈宝东 ,唐 平 (上海宇航系统工程研究所 ,上海 201108) 摘 要 :给出了空间对接机构的传动缓冲 、捕获 、连接密封 、结构与附件 ,以及控制等子系统的组成和功能 ,阐 述了对接和分离基本过程 ,以及其中的备份操作 。分析了对接机构的总体设计 、动力学仿真 、部件研制和地面试验 等关键技术 。 关键词 :载人航天工程 ; 对接机构 ; 总体设计 ; 动力学仿真 ; 部件研制 ; 地面试验 中图分类号 : V423 文献标识码 :A The Technology Development of Docking Mechan ism System CH EN Bao2do ng , TAN G Ping (Aerospace System Engineering Shanghai , Shanghai 201108 , China) Abstract : The co mpositio n and f unctio n of driving buffer , cap t ure , joint and sealing , st ruct ure and fix , and co nt rol subsystems in docking mechanism system were p ut forward in t his paper . The general p rocess of docking and separatio n and backup measures in operatio n were also described. The key technologies such as system design , dynamic simulatio n , part s develop ment and ground test were analyzed. Key words : Manned spaceflight engineering ; Docking mechanism system ; System design ; Dynamic simulatio n ; Part s develop ment ; Ground test 引言 我国载人航天工程在完成载人航天飞行的初期 目标后 ,将逐步实现宇航员出舱活动 、空间飞行器交 会对接 ,并最终建立空间站等中远期目标 。空间交 会对接是现代复杂航天器 ,特别是载人空间站建设 及其长期轨道运行不可或缺的部分 。作为载人航天 技术的重要组成 ,交会对接反映了一个国家的航天 综合水平 。自 1967 年前苏联进行首次无人飞船的 在轨对接以来 ,人类已完成了近 300 次在轨对接 。 空间交会对接的主要目的是建造复杂空间航天 器 ,并对长期在轨飞行的航天器进行设备维护 、部件 更换 、燃料加注 、给养补充 、人员轮换 、物资运输和应 急救援 ,以及将在轨实验样品或科研成果带回地面 等 。交会对接由交会系统和对接机构完成 ,其关键 是对接机构 。通过交会系统满足对接初始条件后 , 两个空间飞行器对接机构完成接触 、碰撞 、缓冲 接 ,相互拉紧并刚性连接 、密封以形成密封通道 0 行任务完成后 ,两个飞行器的分离也由对接机构 现 。对接机构有锥杆式 、外翻异体同构周边式 、内 异体同构周边式 、弱撞击等不同构型1 ,2 。 本文综述了空间对接机构的组成与功能 、工 过程 ,以及关键技术 。 组成和功能 对接机构一般包括传动缓冲 、捕获 、连接密 1 结构 与 附 件 , 以 及 控 制 五 个 子 系 统 。俄 罗 斯 A PA S89对接机构如图 1 所示 。 传动缓冲子系统由差动组合 、驱动组合 、丝杠 系机构 、滚珠丝杠副和丝杠安装座等组成 , 用于 出 、拉回对接环 ,校正对接环姿态 ,缓冲对接中的 用力 ,消耗两飞行器相对运动的动能 。捕获子系 由捕获锁和卡板器等组成 ,用于配合传动缓冲子 收稿日期 :2005210210 作者简介 :陈宝东( 1968 —) ,男 ,高级工程师 ,主要从事空间对接 机构研制工作。 统 ,对接时实现两飞行器的柔性连接 (捕获) ,并在 接完成时解锁 。紧急情况下可应急解锁 。其中捕  据预定程序和船载设备控制系统指令 ,通过对对接 机构各功能部件的检测与控制 ,实现对接和分离 ,同 时将对接和分离中的重要参数送至遥测 。控制可分 为自动和手动两种 ,以自控方式为主 ,手控方式为备 份 。 2 工作过程 2 . 1 对接 对接主要包括准备、接触与缓冲 、捕获 、缓冲与 校正 、拉近 、刚性连接 、捕获锁解锁 、气密性检查和开 舱门等步骤 ,其过程如图 2 所示 。 a) 准备 根据制导 、导航和