楊澤川 羅汝斌 廖鶴 廖俊 羅世彬 蔣祎 袁俊杰 王寧

空間重復(fù)鎖緊技術(shù)綜述

楊澤川1羅汝斌2廖鶴3廖俊1羅世彬1蔣祎1袁俊杰1王寧1

（1 中南大學(xué)航空航天學(xué)院，湖南長沙 410083）（2 北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076）（3 上海衛(wèi)星工程研究所，上海 200235）

重復(fù)鎖緊技術(shù)是空間飛行器上的關(guān)鍵技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)飛行器可分離結(jié)構(gòu)與固定結(jié)構(gòu)之間的重復(fù)鎖緊與分離。文章對各國在空間站、飛船和衛(wèi)星等空間飛行器上所用到的重復(fù)鎖緊技術(shù)進(jìn)行了概述，詳細(xì)闡述了機(jī)械式鎖緊、記憶合金式鎖緊、電磁式鎖緊技術(shù)的研究進(jìn)展，對比了不同鎖緊方案的優(yōu)劣；展望了不同重復(fù)鎖緊技術(shù)在未來應(yīng)用中的發(fā)展趨勢和前景，為空間重復(fù)鎖緊技術(shù)的選擇及發(fā)展提供了參考。

機(jī)械式鎖緊 記憶合金式鎖緊 電磁式鎖緊 重復(fù)鎖緊技術(shù) 航天器機(jī)構(gòu)

0 引言

隨著空間探測、開發(fā)和利用的不斷深入，人類通過航天器探測太空的次數(shù)越來越多，航天器上需要用到大量的重復(fù)鎖緊技術(shù)去實(shí)現(xiàn)分離件與其他部件的多次鎖緊與分離，如：火箭的級間分離、有效載荷的分離釋放、空間站對接、飛船艙門、太陽翼、天線部署等[1]?？臻g的重復(fù)鎖緊機(jī)構(gòu)既要保證在連接時(shí)的安全可靠，更要保證在分離時(shí)快速作動。在早期的航天器上使用的鎖緊釋放方法是火工技術(shù)，但是火工產(chǎn)品爆炸產(chǎn)生的沖擊會對精密的設(shè)備儀器等帶來損壞，并使航天器產(chǎn)生飛行故障[2-3]。

由于火工技術(shù)的局限性，低沖擊、零污染、可重復(fù)使用的新型重復(fù)鎖緊釋放技術(shù)在近幾十年得到快速發(fā)展[4]。本文根據(jù)空間對接、飛船和衛(wèi)星上所用到的眾多重復(fù)鎖緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行解析，如圖 1所示，按照重復(fù)鎖緊類型的不同，可將其分為機(jī)械式、記憶合金式、電磁式等，針對不同類型的鎖緊方式，對其結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行闡述比較，為重復(fù)鎖緊裝置的選擇以及發(fā)展提供了參考。

圖1 空間重復(fù)鎖緊技術(shù)分類

1 機(jī)械式鎖緊機(jī)構(gòu)

機(jī)械式重復(fù)鎖緊機(jī)構(gòu)大多用于大型軌道飛行器，不同的飛行任務(wù)所使用的重復(fù)鎖緊機(jī)構(gòu)的類型也不相同，在空間站對接、飛船的貨盤鎖緊以及航天飛機(jī)艙門中廣泛使用[5]。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，可以將機(jī)械式鎖緊機(jī)構(gòu)分為鎖鉤式、卡爪式和螺栓–螺母式。

1.1 機(jī)械式鎖緊機(jī)構(gòu)原理

（1）鎖鉤式鎖緊方式

偏心輪加凸輪機(jī)構(gòu)和滾珠絲桿加彈簧機(jī)構(gòu)是鎖鉤式常用的兩種方案[6]，如圖2所示，對于偏心輪加凸輪機(jī)構(gòu)，偏心軸機(jī)構(gòu)使得鎖鉤上下直線運(yùn)動，擺動凸輪機(jī)構(gòu)使得鎖鉤擺動。對于滾珠絲桿加彈簧機(jī)構(gòu)，滾珠絲桿帶動螺母沿著滑槽向下，彈簧的推力使鎖鉤擺正，主動鎖鉤嚙合鎖緊對應(yīng)的被動鎖鉤。根據(jù)應(yīng)用場合不同，分為空間對接、艙門鎖緊、貨盤鎖緊。

（2）卡爪式鎖緊方式

卡爪式結(jié)構(gòu)如圖 3所示，包括待鎖緊軸及卡爪機(jī)構(gòu)。主動飛行器上安裝卡爪機(jī)構(gòu)，目標(biāo)飛行器上安裝待鎖緊軸，當(dāng)卡爪伸到待鎖緊軸時(shí)，卡爪卡住待鎖緊軸，然后拉緊，壓在接納元件槽中實(shí)現(xiàn)鎖緊。通過使用攝像機(jī)及光學(xué)敏感器來判斷主動飛行器及目標(biāo)飛行器的實(shí)時(shí)方位，但需要初始對接條件高度精確[6]。

（a）偏心輪+凸輪機(jī)構(gòu) （b）滾珠絲桿+彈簧機(jī)構(gòu)

（3）螺栓–螺母式鎖緊方式

NASA研究的螺栓–螺母式鎖定機(jī)構(gòu)由改造的無刷直流電機(jī)驅(qū)動螺栓軸向移動[7]。波音公司的鎖定機(jī)構(gòu)[8]（如圖4）在鎖緊時(shí)專用電機(jī)驅(qū)動螺栓轉(zhuǎn)動，螺栓在螺紋副作用下向前旋進(jìn)并拉緊對接組件。劉曉東等[9]設(shè)計(jì)了一款用于鎖緊磁懸浮飛輪的螺栓–螺母結(jié)構(gòu)鎖，需要高度密封，同時(shí)對組件的初始位置要求較高，傳動效率較低，作動時(shí)間較長[10]。

圖3 歐空局鎖緊機(jī)構(gòu)

圖4 螺栓–螺母式結(jié)構(gòu)鎖

Fig.4 Bolt-nut type structure lock

1.2 機(jī)械式鎖緊的應(yīng)用

（1）空間對接

美國宇航局（National Aeronautics and Space Administration, NASA）的“阿波羅”飛船上最早應(yīng)用鎖鉤式鎖緊[11]，如圖5所示[12]，該鎖結(jié)構(gòu)簡單、方便操作，但是沒有備份設(shè)計(jì)，可靠性低[10]。

（a）解鎖狀態(tài) （b）鎖緊過程 （c）鎖緊狀態(tài)

相對于NASA早期對接鎖，“聯(lián)盟號”飛船上的對接鎖[13]可以在緊急情況下備份分離，提高了飛船對接后分離的可靠性。但該鎖的備份分離需要大量的活動構(gòu)件，大大降低了穩(wěn)定性和可操作性。

歐空局（European Space Agency，ESA）的卡爪式機(jī)構(gòu)[14]對姿態(tài)控制要求較高，由于初始對接條件及傳感器的設(shè)計(jì)要求較高，該對接裝置還受一定限制[10]。日本也提出了類似ESA的對接方案[15]，可在對接或停靠兩種對接方式下工作，適應(yīng)性強(qiáng)且智能化高，并完成了兩次在軌對接與分離試驗(yàn)。

（2）艙門鎖緊

文獻(xiàn)[5]為可重復(fù)使用軌道飛行器設(shè)計(jì)艙門鎖緊機(jī)構(gòu)，傳動組件驅(qū)動輸入軸帶動鎖鉤壓緊被鎖緊軸，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為死點(diǎn)位置，預(yù)緊更加可靠[16]，并加工出樣機(jī)（如圖6），具有質(zhì)量更輕且結(jié)構(gòu)可靠的優(yōu)勢。

圖6 艙門鎖示意

（3）貨盤鎖緊

日本的貨運(yùn)飛船（H-II Transfer Vehicle，HTV）采用單鎖鉤結(jié)構(gòu)，鎖鉤的開合由軟軸驅(qū)動，經(jīng)過兩次飛行任務(wù)驗(yàn)證，達(dá)到預(yù)期要求[17-18]。文獻(xiàn)[12]針對貨運(yùn)飛船的貨盤大承載鎖緊技術(shù)進(jìn)行研究，該裝置是鎖鉤–四桿式機(jī)構(gòu)，并加工出試驗(yàn)樣機(jī)。

1.3 機(jī)械式鎖緊對比

機(jī)械式重復(fù)鎖緊機(jī)構(gòu)多用于惡劣的空間環(huán)境，表 1給出了不同機(jī)械式鎖緊機(jī)構(gòu)的對比，其中作動時(shí)間短、具備大承載、抗沖擊的機(jī)構(gòu)更具優(yōu)勢。

表1 不同機(jī)械式鎖緊機(jī)構(gòu)綜合比較

Tab.1 Comprehensive comparison of different mechanical locking mechanisms

2 記憶合金式鎖緊方式

記憶合金式鎖緊釋放裝置是利用形狀記憶合金（shape memory alloy，SMA）設(shè)計(jì)的驅(qū)動器驅(qū)動的鎖緊解鎖裝置，形狀記憶合金作為驅(qū)動元件具有結(jié)構(gòu)簡單，變形量大，能產(chǎn)生大的回復(fù)應(yīng)力，控制簡單等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)其形狀記憶效應(yīng)，達(dá)到重復(fù)驅(qū)動鎖緊的目的[19-21]。根據(jù)驅(qū)動單元中SMA的不同形式，可以將其分為SMA絲驅(qū)動、SMA棒驅(qū)動、SMA彈簧驅(qū)動的鎖緊釋放裝置。

2.1 記憶合金式鎖緊釋放原理

（1）SMA絲驅(qū)動的鎖緊釋放裝置

SMA絲驅(qū)動的鎖緊釋放裝置是由SMA絲形成的驅(qū)動器驅(qū)動，根據(jù)鎖緊解鎖機(jī)構(gòu)原理的不同，可以將其分為SMA絲驅(qū)動的分瓣螺母型裝置和鋼球鎖緊型裝置。分瓣螺母型裝置在鎖緊狀態(tài)時(shí)，箍環(huán)結(jié)構(gòu)箍緊分瓣螺母形成完整螺紋，螺栓擰入螺紋實(shí)現(xiàn)鎖緊；分離時(shí)，SMA絲驅(qū)動箍環(huán)，分瓣螺母的徑向約束解除，分瓣螺母分開成螺母瓣，完成對螺栓釋放[22]。鋼球鎖緊型裝置在鎖緊時(shí)，利用鋼球限制分離銷的軸向自由度，達(dá)到鎖緊目的。分離時(shí)，SMA絲驅(qū)動器推動鋼球掉入凹槽，解除分離銷的約束，完成分離。

（2）SMA棒驅(qū)動的鎖緊釋放裝置

SMA棒驅(qū)動的鎖緊釋放裝置式利用形狀記憶合金產(chǎn)生的恢復(fù)力和形變直接驅(qū)動鎖緊釋放裝置，通電后對形狀記憶合金棒加熱，達(dá)到相變溫度點(diǎn)后，使記憶合金棒伸長，從而帶動鎖緊釋放機(jī)構(gòu)。由于記憶合金棒體積較大，需加熱久，所以響應(yīng)時(shí)間較長。

（3）SMA彈簧驅(qū)動的鎖緊釋放裝置

SMA彈簧是由SMA絲制成的螺旋彈簧元件，可以實(shí)現(xiàn)彎曲等復(fù)雜動作，與普通彈簧相比，輸出力較大，使得運(yùn)動行程也更大，所以作為觸發(fā)元件，還需設(shè)計(jì)相應(yīng)的作動裝置。

2.2 記憶合金式鎖緊裝置應(yīng)用

（1）SMA絲驅(qū)動的分瓣螺母型裝置

北京航空航天大學(xué)的大載荷SMA鎖緊釋放裝置（SMA-30000）[23]，如圖 7所示，在箍環(huán)和分瓣螺母間設(shè)置多組滾棒，滾棒在分離過程中保證套筒與分瓣螺母間的滾動運(yùn)動，SMA絲直接驅(qū)動箍環(huán)，實(shí)現(xiàn)釋放。

圖7 SMA-30000鎖緊釋放裝置

KAIST（Korea Advanced Institute of Science and Technology）裝置（圖8（a））在釋放時(shí)，SMA絲帶動觸發(fā)塊，鋼球掉入凹槽中，滾棒向上移動，使分瓣螺母分離，螺栓松開釋放[24]。QWKNUT（QWK-nut）裝置（圖8（b））采用旋轉(zhuǎn)觸發(fā)和滾棒減磨結(jié)構(gòu)，釋放時(shí)，SMA絲驅(qū)動栓臂解除對轉(zhuǎn)輪的約束，彈簧驅(qū)動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，滾棒被推入凹槽中，分瓣螺母約束解除，完成釋放[25-26]。

（a）KAIST裝置 （b）QWKNUT裝置

表2給出了SMA絲驅(qū)動分瓣螺母型裝置性能，其中SMA-30000裝置采用冗余的SMA絲設(shè)計(jì)，可靠性高，釋放載荷大，該裝置已經(jīng)在我國XY-1衛(wèi)星上完成飛行驗(yàn)證，但是SMA絲較粗，作動時(shí)間較長，多個(gè)滾棒也增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性[4]。而KAIST裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅開展了地面熱、力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)。QWKNUT裝置在FalconSat Ⅰ飛船成功完成飛行測試，但是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，對加工制造尺寸和形位公差要求高，受加工影響較大[4]。

表2 SMA絲驅(qū)動分瓣螺母型裝置性能

Tab.2 SMA wire drive split nut type device performance

（2）SMA絲驅(qū)動的鋼球鎖緊型裝置

意大利那不勒斯第二大學(xué)（Second University of Naples Via Roma，SUNVR）利用3根SMA絲驅(qū)動單級鋼球鎖套筒運(yùn)動，完成對分離銷的釋放，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，采用3根SMA絲，實(shí)現(xiàn)冗余驅(qū)動，可靠性高（圖9（a））[27]。韓國航天大學(xué)（Korea Aerospace University，KAU）研制了利用SMA絲驅(qū)動二級鋼球鎖的重復(fù)鎖緊裝置（圖9（b））。分離時(shí)，SMA受熱變形拉動觸發(fā)塊下移，限位套旋轉(zhuǎn)，鋼球落入槽中，解除限位，完成釋放[28]。

北京航空航天大學(xué)的SMA-10000裝置（圖10），解鎖時(shí)，加熱SMA絲發(fā)生收縮形變，并拉動觸發(fā)塊使下滾珠掉入凹槽內(nèi)，限位套向下移動，上滾珠掉入凹槽，使得分離銷釋放[22, 29]。REACT裝置（Release Actuator）是三級鋼球鎖緊裝置，釋放時(shí)，觸發(fā)環(huán)在SMA絲驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，三級鋼球發(fā)生連鎖運(yùn)動，分離銷限位解除完成釋放[30]。

（a）SUNVR裝置 （b）KAU裝置

圖10 SMA-10000裝置

表3是SMA絲驅(qū)動的鋼球鎖緊型裝置性能，SUNVR裝置是單球鎖，承載力小，適合于小型負(fù)載場合；KAU裝置采用渦卷彈簧驅(qū)動，導(dǎo)致力矩較小，釋放載荷較小，因此限制了其應(yīng)用；這兩款裝置僅在地面進(jìn)行過測試。而SMA-10000裝置已經(jīng)完成了1kN到10 kN多個(gè)載荷系列研制，通過了多次在軌飛行驗(yàn)證，該裝置采用二級鋼球鎖緊，衰減了分離銷傳到驅(qū)動器上的力，可以釋放大載荷，擴(kuò)寬了其應(yīng)用。REACT裝置引入第三級鋼球鎖，進(jìn)一步衰減了分離銷傳來的載荷，但也增加了裝置的復(fù)雜度，可靠性受到一定影響。

表3 SMA絲驅(qū)動的鋼球鎖緊型裝置性能

Tab.3 SMA wire driven steel ball locking device performance

（3）SMA棒驅(qū)動的鎖緊釋放裝置

NASA是較早將SMA棒應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)之一，如圖 11所示，解鎖時(shí)，加熱SMA棒，到達(dá)形變溫度時(shí)，使其伸長，活塞因此運(yùn)動，并且活塞的凸臺與分離螺母的凸臺慢慢脫開，分瓣螺母的徑向約束解除，完成釋放[21]。

HSTC（Hi Shear Technology Corporation）裝置解鎖時(shí)，加熱SMA棒使其變形，于是加載螺栓卸載，使得箍環(huán)上的摩擦力下降，當(dāng)小于驅(qū)動彈簧推力時(shí)，彈起箍環(huán)，完成釋放（圖 12）[31]。洛克希德馬丁導(dǎo)彈與空間公司（Lockheed Martin Missile and Space, LMMS）的LMMSC裝置采用兩根預(yù)拉伸SMA棒，曾用于空間飛行器上太陽翼展開及天線的釋放[32]。

圖11 NASA裝置

圖12 HSTC裝置

表4是SMA棒驅(qū)動的鎖緊釋放裝置性能，NASA裝置和HSTC裝置結(jié)構(gòu)簡單可靠、承載大，但由于采用了體積較大的SMA棒，導(dǎo)致加熱功耗過大、耗時(shí)長。LMMSC裝置沖擊極小、接口靈活、易于制造，但是裝置承載能力差，解鎖分離時(shí)間較長。然而HTSC裝置和LMMSC裝置難以完成精確控制，也限制了其應(yīng)用場合[33]。

表4 SMA棒驅(qū)動的鎖緊釋放裝置性能

Tab.4 SMA rod driven lock release performance

（4）SMA彈簧驅(qū)動的鎖緊釋放裝置

韓國航空航天大學(xué)研發(fā)的KAU 1裝置，如圖 13所示，在分離階段時(shí)，加熱SMA彈簧使其收縮，限位塊移動，在分離彈簧作動下完成分離，可用于微小衛(wèi)星等場合[33]。

洛克希德馬丁公司的LFN（Low Force Nut）裝置通過加熱SMA彈簧來移動解鎖套筒，解除對分瓣螺母的徑向約束，同時(shí)釋放螺栓實(shí)現(xiàn)分離（圖 14）。與LFN相比，TSN（Two-Stage Nut）能承受更大的預(yù)加載荷，輸出振動也更低。這兩種裝置都在MightySat Ι星上完成了在軌分離測試[34]。表 5是SMA彈簧驅(qū)動的鎖緊釋放裝置性能，KAU 1裝置與洛克希德馬丁公司的裝置在承載力、沖擊及釋放時(shí)間方面相差較大。

圖13 KAU 1裝置

圖14 LFN裝置

表5 SMA彈簧驅(qū)動的鎖緊釋放裝置性能

Tab.5 SMA spring-driven locking release performance

2.3 記憶合金式裝置對比

在上文對不同類型的記憶合金原理及結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，表 6給出了不同類型的綜合對比，從目前使用情況來看，SMA絲驅(qū)動的鎖緊釋放機(jī)構(gòu)由于可以快速低功耗操作、裝置輕巧，發(fā)展較快，應(yīng)用范圍較廣。

表6 不同記憶合金式裝置綜合比較

Tab.6 Comprehensive comparison of different SMA devices

3 電磁式鎖緊技術(shù)

電磁式鎖緊的原理是控制鎖緊機(jī)構(gòu)中電磁鐵產(chǎn)生的磁場與磁路中永磁體產(chǎn)生的磁場疊加，或者是利用電磁裝置產(chǎn)生的電磁吸力，達(dá)到重復(fù)鎖緊的目的。磁懸浮飛輪結(jié)構(gòu)在衛(wèi)星發(fā)射階段需要鎖緊保護(hù)，而衛(wèi)星入軌后需要釋放才能正常工作[35]，根據(jù)磁鋼放置的位置不同，可將其分為顯式電磁式鎖緊機(jī)構(gòu)和隱式電磁式鎖緊機(jī)構(gòu)[36]。國外在21世紀(jì)初提出空間電磁對接概念，可以實(shí)現(xiàn)柔性對接，具有非接觸控制能力，極具優(yōu)勢。

3.1 顯式/隱式鎖緊機(jī)構(gòu)

如圖15所示，顯式電磁鎖緊機(jī)構(gòu)在準(zhǔn)備解鎖時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生與永磁體磁場方向相同的磁場，從而吸住吸盤；當(dāng)傳感器監(jiān)測為鎖緊狀態(tài)時(shí)，電磁鐵被停止供電，不再產(chǎn)生磁力，鎖緊機(jī)構(gòu)利用自鎖和永磁體產(chǎn)生的磁力保持鎖緊狀態(tài)[35]。

在鎖緊位置時(shí)，磁鋼產(chǎn)生的漏磁磁場一直對右側(cè)的吸盤具有吸附力，造成解鎖情況下的殘余力極小值超過范圍，在某些條件下會使機(jī)構(gòu)解鎖失效[36]。隱式電磁式鎖緊機(jī)構(gòu)指將磁鋼內(nèi)置，消除了鎖緊狀態(tài)下鎖緊機(jī)構(gòu)永磁磁路漏磁對吸盤的吸力，從而保證解鎖的可靠性。

3.2 空間電磁對接

空間電磁對接是指空間飛行器上的電磁裝置產(chǎn)生電磁力（也叫星間電磁力）來控制飛行器之間的相對運(yùn)動完成交會對接[37]，理論上可使對接接觸速度控制到零，避免“硬對接”，實(shí)現(xiàn)柔性對接。目前國外部分科研單位及高校進(jìn)行了相關(guān)研究[37-40]，而國內(nèi)僅國防科技大學(xué)進(jìn)行了初步地面試驗(yàn)[41]。

圖15 顯式電磁式鎖緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意

4 結(jié)束語

4.1 發(fā)展趨勢

1）隨著空間往返飛行器的大力發(fā)展，針對航天飛船及空天飛機(jī)中所用到的貨盤鎖緊及艙門鎖緊技術(shù)有了更高的要求，需要更大承載、更低沖擊的重復(fù)鎖緊機(jī)構(gòu)，保證其順利高效完成重復(fù)鎖緊任務(wù)。對于空間飛行器所用到的對接鎖，需要作動快、相對誤差極低，因此高度智能化及高可靠性是其發(fā)展趨勢。

2）對于記憶合金式鎖緊裝置，大都用于衛(wèi)星、太陽能翼等結(jié)構(gòu)上，雖然其沖擊小、無污染，但是不適用于其他大應(yīng)力和大位移的場合。針對不同形式的驅(qū)動源，加熱效率不同，響應(yīng)時(shí)間也不同，需要提高記憶合金式鎖緊裝置的作動效率，保證快速響應(yīng)，快速完成鎖緊、釋放任務(wù)。同時(shí)在保證設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，要充分考慮鎖緊釋放裝置的可靠性。

3）太空環(huán)境復(fù)雜，射線較多，對電磁鎖緊的影響較大，因此需要在設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中充分考慮到電磁鎖緊裝置的密封性，或者在電磁鎖緊中增加備用的鎖緊分離裝置，從而保證在航天任務(wù)中順利完成重復(fù)鎖緊要求。

4.2 前景

空間飛行器執(zhí)行航天任務(wù)時(shí)，大都需要鎖緊及釋放其分離結(jié)構(gòu)，對于大型機(jī)械式鎖緊，需要作動快、大承載、低沖擊和可靠性高的鎖緊釋放機(jī)構(gòu)。而對于記憶合金式裝置，未來需要向著大應(yīng)力和大位移的場合應(yīng)用發(fā)展，同時(shí)要尋找性能更加優(yōu)良的記憶合金作為驅(qū)動器。電磁鎖緊技術(shù)的創(chuàng)新性強(qiáng)，受環(huán)境因素的影響較大，需要對其可控性進(jìn)行有效論證。無論哪種重復(fù)鎖緊技術(shù)，都需要作動快，響應(yīng)迅速，鎖緊分離可靠性高，才能保證航天任務(wù)的準(zhǔn)確快速完成。

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Overview of Reusable Locking Technology in Space

YANG Zechuan1LUO Rubin2LIAO He3LIAO Jun1LUO Shibin1JIANG Yi1YUAN Junjie1WANG Ning1

（1 School of Aeronautics and Astronautics, Central South University, Changsha 410083, China）（2 Beijing Institute of Astronautical System Engineering, Beijing 100076, China）（3 Shanghai Institute of Satellite Engineering, Shanghai 200235, China）

Repetitive locking technology is a key technology on spacecraft for achieving repeated locking and separation between the detachable structure of the aircraft and the fixed structure. This paper gives an overview of the repeated locking techniques used by different countries in space vehicles, spacecraft and satellites. It elaborates on the research progress of mechanical locking, memory alloy locking and electromagnetic locking technology. Furthermore the advantages and disadvantages of the locking scheme, the development trend and prospect of different repetitive locking technologies in future applications are prospected, which provide a reference for the selection and development of spatial repetitive locking technology.

mechanical locking; shape memory alloys locking; electromagnetic locking;reusable locking technology; spacecraft mechanism

V47

A

1009-8518(2019)04-0010-12

10.3969/j.issn.1009-8518.2019.04.002

楊澤川，男，1996年生，現(xiàn)在中南大學(xué)航空宇航科學(xué)與技術(shù)專業(yè)攻讀碩士學(xué)位。研究方向?yàn)轱w行器總體設(shè)計(jì)。E-mail：yangzechuan01@csu.edu.cn。

廖俊，男，獲哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位，副教授，研究方向?yàn)轱w行器總體設(shè)計(jì)。E-mail：liaojun@csu.edu.cn。

2019-04-03

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFB0500801）；中南大學(xué)創(chuàng)新驅(qū)動項(xiàng)目（2018CX024）

（編輯：龐冰）