[发明专利]自适应对日定向器

说明书

本发明公开了一种自适应对日定向器，太阳翼外框的四个角上分别通过太阳翼外框安装槽安装一个支架；导轨通过导轨安装孔安装在太阳翼外框的短边上的两个支架之间；驱动器通过驱动器固定装置安装在导轨上，驱动器的驱动力输出轴可以沿导轨水平滑动；转轴通过转轴安装孔安装在曲轴上；曲轴安装在太阳翼外框上的光孔内，可自由转动，连杆由螺柱及两个T形连接头组成，螺柱与T形连接头之间通过螺纹连接，调节两者连接螺纹深度可调节连杆长度，其中一个T形连接头与驱动器的驱动力输出轴相连，另一个与转轴相连。本发明结构简单、易控制、无需消耗能量，结合电机驱动的单自由度定向机构，可以实现太阳翼的双自由度对日定向。

技术领域

本发明涉及一种自适应对日定向器，尤其涉及一种尤其涉及一种混杂复合材料热致驱动器驱动的太阳翼自适应对日定向器。

背景技术

近年来，随着航空技术的发展，智能可变形结构由于其优越的性能正受到越来越多的关注，智能可变形结构通常能够通过改变其形状来适应不同的外部条件，最常见的如可变形机翼。目前大多数智能可变形结构通过利用智能材料，如压电材料或形状记忆材料来驱动结构偏离其平衡位置以发生变形。这些可变形结构通常需要持续的能量输入来维持结构的变形，因此需要在变形体系中植入一定的加载设备、控制设备和载荷维持设备等，这必然会大大增加结构的重量，不利于可变形结构在航空航天领域上的应用。

卫星在静止轨道运行时所需能量主要由太阳能翼提供。面积一定的太阳翼提供能量的大小主要取决于其法线方向和太阳矢量方向之间的夹角β。β越小，其吸收太阳光辐射能量的有效面积越大，效率越高，输出功率越大。国内外卫星太阳翼对日定向的方式主要包括固定展开式、单自由度驱动、单自由度加偏置角、双自由度驱动、三自由度驱动等驱动方式。目前，国内外最常采用的定向方式是单自由度对日定向方式。卫星在静止轨道运行时，太阳翼上太阳光入射角变化主要由两方面因素造成：一是卫星随地球自转；二是卫星随地球绕太阳公转。前者导致太阳光入射角的变化属于快变化，后者导致太阳光入射角变化属于慢变化。单自由度对日定向方式解决了快变化问题，而忽略了慢变化问题。单自由度加偏置的方式不仅解决了太阳光入射角快变化问题，也通过调整卫星姿态的方式解决了太阳光入射角慢变化问题，实现太阳翼的双自由度对日定向。然而，通过该方法实现太阳翼对日定向会对某些卫星有效载荷功能的实现产生影响，如对地观测卫星。为了解决上述问题，国内外开展了太阳翼的双自由度对日定向器的研究。目前，国内外常用对日定向器主要是通过电机驱动，定向方式主要是开闭环组合控制。电机驱动对日定向太阳帆具有以下缺点：(1)电机驱动帆板转动时会对卫星姿态产生影响，定向过程需要对卫星姿态进行调整；(2)由驱动装置，太阳敏感器等设备组成的开闭环组合控制系统复杂；(3)随运行时间的加长，定向精度不断降低；(5)驱动机构本身需要消耗能量，增大整星负载，同时增大了卫星的发热量。

平贴在模板上的非对称铺层层合板从固化温度降到室温后会被残余应力拉起脱离平板。非对称铺层层合板具有双稳态特性，可以通过极小能量使形状突然发生改变。将非对称复合材料层合板运用到自适应结构中，可以有效解决压电材料或形状记忆材料驱动的智能可变形结构重量大的缺点，促进可变性结构在航空航天领域的应用。

发明内容

本文基于混杂非对称复合材料结构热变形提出并设计了一种新型太阳翼自适应对日定向器，通过利用日照变化引起的混杂非对称复合材料结构温度变化所产生的结构大变形及应力驱动太阳翼转动，解决太阳光入射角慢变化问题。结合电机驱动的单自由度定向方式，该定向器可以实现太阳翼的双自由度对日定向。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种自适应对日定向器，包括支架、太阳翼、太阳翼外框、驱动器，驱动器固定装置、连杆、曲轴、转轴、导轨和太阳翼连接件，其特征在于：

所述的太阳翼外框的四个角上分别通过太阳翼外框安装槽安装一个支架；

所述的导轨通过导轨安装孔安装在太阳翼外框的短边上的两个支架之间；