沈阳自动化所空间可展开复合材料薄壁结构研究取得进展

太阳帆是一种利用太阳光压（光子动量）推动航天器前进的技术，当光子撞击太阳帆的反射表面时，会产生微小的推力，从而推动航天器在太空中航行。

为了获得更高的展开与收拢比，太阳帆通常采用碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）薄壁结构来支撑大面积帆膜。由于此类可展收薄壁结构在卷曲和展开过程中会产生显著的非线性力学行为，其展收过程的屈曲稳定性和薄壁结构的断裂破坏是研究的技术难点。

近日，中国科学院沈阳自动化研究所空间自动化技术研究室空间结构动力学及优化设计科研团队成功研制了一种小尺寸截面、轻质高刚度空间可展开复合材料薄壁结构，并通过理论建模、仿真分析与试验验证相结合的方法，系统地模拟了该结构在卷绕及展开过程中的非线性力学行为。

研究结果表明，科研团队所提出的力学分析模型能够有效预测空间可展开复合材料薄壁结构的应力分布特征及潜在失效模式，可为太阳帆系统支撑结构的稳定性设计和综合动态性能提升提供了技术支持。

该研究以Study on the nonlinear rolling behavior of small-scale thin-walled composite deployable structures为题发表于国际复合材料领域期刊Composite Structures。沈阳自动化所研究生李玉新为第一作者，沈阳自动化所骆海涛研究员为通讯作者。

空间自动化技术研究室空间结构动力学及优化设计团队长期致力于复合材料薄壁结构及其航天应用研究，持续推进先进复合材料技术与空间卫星工程的交叉融合。该研究得到了国家自然科学基金、大连化学物理研究所与沈阳自动化研究所联合创新基金等项目的资助。