面向航天器對接接口的高溫超導磁通釘扎連接技術研究.pdf

1、為了更好地探索和利用空間環(huán)境，需要在太空中搭建大型甚至巨型航天器。由于現(xiàn)有運載工具的運載能力有限，一次性將大型航天器發(fā)射升空比較困難，目前常采用的方式是在軌裝配和交會對接，模塊化設計后將分離模塊分批分時發(fā)射升空，然后在太空中進行組裝。但目前常用的幾種組裝形式在使用中也存在著一定的問題，諸如手工勞動強度大和機器人控制復雜的不足及航天器對接導航制導控制精度要求較高等，因此尋求一種航天器模塊間的新型接口形式對于未來深空探測領域具有實用價值。<

2、br>　　高溫超導材料的磁懸浮特性為模塊航天器接口設計提供了新的思考空間，本文將高溫超導體的磁通釘扎效應應用到大型航天器設計中，提出了一種非接觸式連接的超導磁通釘扎接口形式，該接口可實現(xiàn)航天器模塊間的穩(wěn)定連接。
　　本文在Kordyuk凍結(jié)鏡像模型的基礎上，考慮高溫超導體材料性能對捕獲磁場能力的影響，引入了捕獲磁場系數(shù)，建立了凍結(jié)鏡像修正模型。并基于該模型研究了高溫超導體和磁體間的作用力、高溫超導體和磁體間的連接剛度、以及高溫超導

3、體的釘扎有效作用范圍的變化規(guī)律。利用凍結(jié)鏡像修正模型解釋了釘扎連接作用力的磁滯特性，深入分析了磁滯特性和場冷高度的關系。研究了捕獲磁場系數(shù)和場冷高度的關系、優(yōu)選了高溫超導體和電磁鐵配對時的尺寸參數(shù)。
　　基于凍結(jié)鏡像修正模型和C-W方程，建立了釘扎航天器模塊交會對接的軌道動力學模型。采用數(shù)值計算的方式仿真計算了釘扎航天器模塊交會對接過程的時間響應，分析了高溫超導磁通釘扎效應實現(xiàn)航天器模塊交會對接的可行性，研究了釘扎對接接口的設計參

4、數(shù)對時間響應的影響。
　　分析了高溫超導磁通釘扎效應實現(xiàn)交會對接的原理，設計了基于此效應的釘扎對接接口及利用該接口的釘扎可重構(gòu)結(jié)構(gòu)。在分析釘扎對接接口的各組成部分及其功能的基礎上，提出了實現(xiàn)交會對接及重構(gòu)變形的控制策略。探討了釘扎對接接口的可控性，分析了電流方向和大小對該對接接口作用力的影響。研究中將PD（Proportion and Differentiation）控制施加在釘扎對接接口上，獲得了有無控制下交會對接的時間響應，分