空間可展結構

“展開結構”與“摺疊結構”2個概念不完全一致：一個結構可展開並不一定意味着可摺疊；反之亦然。但此處所説的“展開結構”與“摺疊結構”，具有對等的含義，兩者可以互換，同時也泛指“展開摺疊結構”。因此，展開結構一詞實際可能指展開結構、摺疊結構，或可展開摺疊結構。單一單次任務型航天器僅需展開，勿需收攏返回或多次伸展，可稱單純展開結構。可多次摺疊展開體系，具有更廣泛的應用前景。

空間可展結構一般含有主動控制元件或被動控制元件，能對周圍環境自動作出響應，由控制器對結構進行自我調整，從而保持結構穩定性態，因此又稱自適應結構。雖然空間可展結構通常是自適應結構，且空間可展結構必須具備完善的自動控制系統才能滿足高精度的要求，但兩者研究重點不同。展開摺疊結構研究強調結構體系、展開運動特性、結構分析等。表示展開、摺疊的英澤詞主要有Deploy，Extend，Unfold；Retract，Stow。自適應結構研究強調自動控制領域的研究與應用，包括主動控制和被動控制，主要是控制理論的研究與主動控制元件(Activator)的設計開發。自適應結構可根據周圍環境的激勵，自動調整結構的狀態參數，使結構維持設計者所要求的狀態。自適應的英澤詞主要有Adaptive，Smart，Intelligent。 ^[1] 

空間可展結構的發展經歷了40餘年，為滿足苛刻的空間環境條件與特殊任務需求，誕生了豐富多彩而新穎的結構形式。下面按展開驅動源和結構體系對其進行分類概括。 ^[1] 

(1)微電機驅動。在結構上分散或集中佈置微電機，直接驅動主動件或通過傳動使機構展開或摺疊。根據電機佈置和機構特性，可使機構實現同步或異步動作。該方式應用廣泛，如HCDA、RRA、Muses-V、SFU等。

(2)彈簧(扭簧、拉簧)元件驅動。在機構節點或杆件中點處按特定要求設詈彈簧元件，摺疊時彈簧受預應力存貯彈性變性能；當機構解鎖後，彈簧釋放彈性能，驅動機構協調同步展開。空間大型展開桁架結構多采用這種方法，如俄羅斯航空航天局的TKCA系列、美國NASA研製的Creorruss和Pactruss。

(3)自伸展驅動。結構的一部分構件、某些特定構件的中點、整個結構元件，由記憶合金、自適應智能元件等構成，使其在特定環境下可按設計要求自動展開。如美國NASAJPL和MIT開發的整體展開應用技術。

(4)其他驅動。除以上展開驅動方式外，還有NASA、ESA研製的充氣式展開結構(1RSS)，利用材料彈性回覆變形展開的纏繞肋(Wrapped-Rib)、盤繞式伸展臂(CoilableMast)，以及由主動器控制的操作臂(機械手)。 ^[1] 

(1)單元構架式可展開天線。天線背架為可展開桁架結構，而且由一致的桁架單元(TrussModular)構成。這種結構單元形式多樣，可滿足各種複雜幾何設計、剛度、精度、重複性、收納率的要求，主要有四面體單元、六面體單元、三稜柱單元、六稜柱單元等。

(2)肋類支承可展開天線。天線由各種高剛性支承臂(肋)作為主要支承結構，與背撐索網、面索網、調節(連接)索網與反射索網形成張力結構體系。質輕、收納率及展開可靠性較高，但剛度、可重複性精度、反射面利用率與饋電性能稍差。支承肋主要有徑向肋、纏繞肋、各種高剛性伸展臂(盤繞式、鉸接式伸展臂)等。

(3)其他可展開結構形式。除上述可展開天線外，還有諸如充氣式天線(IRSS)、環柱式天線(HCDA)、整體展開天線、平面陣天線、變幾何臂(VGT)、空間平台等。 ^[1] 

1970年4月24日，我國東方紅一號發射成功，標誌着我國步人了航天飛行器應用的新時代。但由於我國經濟較落後和對空間可展結構認識的滯後，在這一領域的研究起步較晚，至20世紀90年代初才開始進行空間可展結構的應用技術和理論研究。

我國的衞星尚屬於小到中型平台衞星之列，對空間可展結構技術的應用需求較低，受制於此也難以使工作平台“大型化”。風雲一號第一次使用了對稱的4塊太陽帆板，平台兩側各2塊，人軌後展開，工作正常，屬“鉸接展開”。歷時多年研製成功的東方紅三號取得了一系列技術突破，其天線口徑為2．5 m拋物面，它與衞星平台之間可實現90°轉動。風雲二號的成功發射更標誌着我國空間可展結構技術的重大進步，儘管其技術還處於初步階段。

根據我國航天事業的發展規劃，新一代科學探測衞星和空間站、空間平台等，都需要口徑5-10m、以至於20m左右，工作頻率2．0-22．0GHz的大型空間可展天線系統。但由於運載工具有效載荷艙必須是空間可展體系，而我國在這方面還比較落後，為此，我國的相關科研機構相繼開展了一系列前瞻性研究，並取得了一批重要的成果，但尚無大型複雜空間可展結構付諸應用。 ^[1]