大型复杂航天器在轨动力学关键技术与工程实践
陈余军 1，邓明乐 1，李峰 1，刘绍奎 2，董富祥 1，庞世伟 2，季袁冬 4，李友遐 1，周志成 3（1.中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部；2.北京空间飞行器总体设计部；3.中国空间技术研究院；4.四川大学空天科学与工程学院）
摘要：随着航天重大工程的深入实施，大型复杂航天器呈现规模更大、性能更高、多载荷融合的发展趋势，涉及的在轨动力学问题更为复杂。在此背景下，本文面向大型复杂航天器动力学领域，系统梳理和总结了研究团队在“十三五”“十四五”时期的相应技术攻关与工程实践进展：以大尺寸可展开天线、激光通信终端、大型光学相机等典型载荷的工程应用需求为牵引，针对相关类型航天器的复杂结构在轨动力学行为预示、有效载荷受复杂在轨环境扰动时的稳定工作评估等问题，攻关了大口径环形天线柔性动力学非线性建模与降阶、大尺寸空间结构在轨展开动力学精确建模与高效仿真、多扰动源对高精高稳载荷的微振动评估、刚 ‒ 液 ‒ 柔耦合动力学建模与仿真、系统级热变形建模与仿真等关键技术；自主开发了大型复杂航天器动力学集成仿真软件。上述成果成功应用于大尺寸可展开天线类、高分辨率光学遥感类、星间激光通信类卫星的工程研制，顺利通过了地面试验和在轨飞行验证。进一步，把握当前大型复杂航天器工程研制、未来新型航天器研发等需求，展望了总体设计、动力学与控制、验证及预测等方面的技术研究方向。相关内容可为指导航天器设计与在轨使用、解决未来复杂航天巨系统中的动力学难题等提供参考。
关键词：大型复杂航天器；在轨动力学；大尺寸可展开天线；高精高稳载荷
目录介绍
一、前言
二、大型复杂航天器在轨动力学问题与研究方法
（一）大型复杂航天器载荷装备特性及研究需求
（二）大型复杂航天器在轨动力学的研究挑战
1. 系统在轨柔性与展开动力学特性高效预示技术
2. 在轨复杂环境扰动对有效载荷工作影响精确评估技术
（三）大型复杂航天器在轨动力学的工程解决思路
三、大型复杂航天器在轨动力学的关键技术
（一）大口径环形天线柔性动力学非线性建模与降阶技术
（二）大尺寸空间结构在轨展开动力学精确建模与高效仿真技术
1. 大型环形结构展开动力学
2. 大尺寸薄膜结构展开动力学
（三）多扰动源对高精高稳载荷的微振动评估技术
1. 光学载荷全链路微振动仿真
2. 激光通信卫星抗微振动设计
（四）刚-液-柔耦合动力学建模与仿真技术
1. 刚-液耦合动力学模型
2. 刚-液-柔耦合动力学模型
（五）系统级热变形建模与仿真技术
四、大型复杂航天器在轨动力学的工程应用
（一）携带大型环形桁架天线的航天器系统柔性动力学特性预示及验证
（二）携带大型复杂天线类卫星在轨展开动力学仿真及验证
1. 大型环形桁架天线展开仿真
2. 大型空间薄膜结构天线展开仿真
（三）微振动对高精高稳载荷工作的影响分析
1. 携带大口径相机遥感卫星微振动预示及减隔振分析
（四）大型通信卫星刚-液-柔耦合动力学仿真分析
1. 在轨刚-液耦合仿真
2. 在轨刚-液-柔耦合仿真
五、大型复杂航天器在轨动力学研究展望
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