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中科院成功研发新卷纸术 解决了太阳帆面的收纳问题!

时间:2025-07-17 14:43:05 作者:Vicky

  太阳帆技术作为一种低成本、长寿命的航天器方案早已公开,被认为是人类探索太阳系外的潜在载体,然而其超大尺寸帆面的支撑结构需要同时满足"高收纳比"与"可靠展开"这两个相互矛盾的要求。

  中国科学院沈阳自动化研究所的最新研究成果为这一技术难题带来了突破性进展。

  研究团队成功开发出具有小截面尺寸、轻质高刚度特性的可展收复合材料伸展臂(DCB),并构建了精确的力学分析模型。

  科研人员在传统薄壁梁理论框架中加入了非线性修正项,首次完整描述了臂杆从初始状态到压平、卷绕的整个变形过程,特别关注了材料中性轴拉伸、曲率变化以及接触摩擦等关键影响因素。

  借助高精度数值模拟,研究发现了卷收过程中的力学规律:卷收过渡区是应力集中区域,最大应力出现在下层结构最外层侧弧的拐点处;下层应力整体高于上层,外层材料承受的应力显著大于内层和中层,而中层凭借厚度优势表现出更为稳定的承载特性。

  为验证理论模型,研究团队专门建立了实验平台,测量了不同卷收角度下的应变值和扭矩。实验数据与理论预测及仿真结果表现出高度一致性,充分证明了模型的有效性。

  这项研究为未来设计和优化此类高性能、高收纳比的太空可展开结构提供了重要的理论基础和设计指导。

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