3。1 模型简介 22

3。2 操作步骤 22

3。3 仿真结果 25

3。4 本章小结 31

第四章 不同参数下的碰撞动力学仿真 32

4。1 不同材料下的碰撞 32

4。2 不同速度下的碰撞 37

4。3 本章小结 42

结 论 43

致 谢 44

参 考 文 献 45

第一章 绪论

1。1 工程背景及意义

由于我国航天事业的蓬勃发展，卫星所接受的航空航天任务也朝着繁重复杂的方向发展，卫星的规模不断的被扩大，精度不断的被提高。因此，卫星的构造也朝着大型化和柔性化的方向发展，来满足卫星在轨飞行时的平稳性，更多大柔性、轻质的构件也因次被普遍运用于航空事业。尤其是对卫星太阳能帆板的研究，越来越成为航天结构中重要的一环[1]。可是伴随着航空事业的深入开展，太空中充满了各种报废火箭的箭体以及在执行航天使命过程中人为的抛弃物，加上各种太空自身活动中的碎块，使得航天工作充满了空间碎片的危险，其中厘米级的空间碎片就可以轻松击穿卫星上的防护罩，导致卫星内部结构的损伤和破坏。而卫星太阳能帆板作为其中最薄弱的一环，一旦碰撞发生大幅度振动甚至失效，卫星的能源就无法补足，这也就意味着太空航天任务的失败，耗费了巨大了人力物力资源。

人造地球卫星是至今为止最普遍的航天器，它的发射数目大，用途也很普遍。中国也早在1970年的时候发射了中国首颗人造地球卫星，名为“东方红一号”。中国的航天力量在不断的壮大，迄今为止，中国也已经成功发射了40颗左右的卫星，这些卫星起着各种各样用途，满足着国家和人民的需要。由于太阳是最主要的动力来源，在设计运行轨道，就要求使卫星大部分的期间工作在被有眼光的地方。所以目前卫星的发电装置采用太阳能帆板使太阳能转化为电能供卫星使用[2]。

卫星太阳能帆板上的太阳能电池阵不单单是具有简单的结构，较轻的密度，而且它们的发电功率也很大，能维持很长一段时间，因此很适当作卫星的动力来源，尤其是运行时间较长卫星的电源。

1。1。1 卫星太阳能帆板的发展

由于航空研究的持续升温，太阳能帆板也不断演变。在摸索宇宙太空的开端，并没有太阳能帆板的模型，卫星的能源由自身上附着的电池片提供，这些电池片构造简陋紧密，缺点非常多。而后卫星工作量不断增多，所需能源不断扩大，电池片无法供给富足的动力能源。于是，研究人员发明了一种“划桨式”卫星太阳能帆板的模型 [3]，后来逐渐演变发明研究了多板折叠式太阳能帆板（刚性太阳能帆板）。刚性太阳能帆板工作稳定，而且成本低和功率质量比优秀等特点，成为目前使用最多的电池翼。我国的卫星大部分都应用刚性太阳能帆板的构造，最典型的卫星主要有“东方红三号”通信卫星、北斗导航实验卫星和“嫦娥一号”我国首颗探月卫星。为了能够取得更多的能源，太阳能电池阵的构造也变得有越来越复杂，并且不断发生变化。

太阳能电池阵大体可以看成体装式太阳能电池阵和展开式太阳能电池阵[4]。体装式太阳能电池阵将太阳能电池覆盖在卫星的某些部位；展开式太阳能电池阵可以把大范围的太阳能电池阵收缩在卫星结构内部，在空间运行时再把太阳能电池阵伸出到卫星本体外预定的位置上。展开式太阳能电池阵根据太阳能电池阵的形状又可分为太阳桨和太阳翼。太阳桨作为展开式太阳能电池阵的初级展开形式，等卫星入轨后，便会将原来与卫星本体靠单块基板相连的形式展开成2块或者4块的形式[5]；太阳翼也有两种形式：一种是在卫星发射时，将采用由多块太阳能电池相互连接的基板以收缩的形式收拢起来，入轨后进行展开。另一种将大面积太阳能电池基板进行卷制，占用少部分空间，入轨后展开。