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Dynamic Simulation Makes a Connection

工程师在开发研究宇宙空间机理时面临的关键挑战之一是在微重力条件下测试模型是很困难的。Michigan Aerospace Corp开发了一种自主卫星对接系统(ASDS,使其在与卫星的对接过程中能够以最小的力平稳运行。轻松识别操作使用柔软灵活的电缆由对接航天器和对接航天器的锥形插座连接。

由于在地球上试验时重力作用于电缆,Michigan航空航天公司使用运动模拟来仿真太空中的零重力。

运动仿真对系统中的刚体与系统中的各个元素之间的相互作用进行建模。ASDS技术最初在DARPA(“国防高级计划”)的Orbital Express项目中设计,并在微重力条件下进行模拟。当时,虚拟模型允许我们从不同的接近角度测试是否可对接成功。

为了验证该模型的有效性,在阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔航天飞行中心的航空轴承装备上使用设计的模型测试了ASDS。结果显示,仿真结果与实际实验结果之间具有良好的相关性,用于Orbital Express项目及预测ASDS在各类航天器上的性能起到了很好的作用。

在这项研究之后,美国空军(USAF)和Microcosm公司(Microcosm,Inc.)开展了一项独立的研究项目,利用运动仿真来应对识别和对接过程的挑战,例如在一颗更小的微型卫星上。 由于质量小,目前还不能确定现有的ASDS能否使用,对微型卫星的仿真结果显示,我们可以看到ASDS系统可以满足各种尺寸的使用。

美国空军和Microcosm公司创建了一个小型自主微型卫星对接系统(AMDS,并将其安装在德克萨斯州休斯敦的一个实验基地的KC-135飞机上,以实际测试微重力的影响。根据飞机的飞行轨迹,我们能够重现零重力状态约25秒,以及月球、火星等的引力状态。

KC-135 的测试再次证明 AMDS系统和ASDS系统可以在微重力环境中工作。并将这次飞行试验的结果与预测结果进行了比较。

Dynamic Simulation Makes a Connection

在KC-135飞行体上进行了AMDS实验,能够重现微重力的影响。

作为补充测试,使用FunctionBay的RecurDyn 执行了相同的仿真。由于RecurDyn采用的仿真方法与以前不同,因此成为证明测试模型的合理性提供了良好参考。使用SolidWorks制作的 cad 模型直接导出到 RecurDyn,这使得 RecurDyn 在三分之一的时间内产生与现有仿真几乎相同的结果。

(此新闻出自于Michigan Aerospace Corp的 Anthony Hay在Aerospace Engineering上发表的文章.)

Dynamic Simulation Makes a Connection

在KC-135飞行试验与分析结果的比较中,发现具有良好的相关性。