航天柔性展开系统是载人航天、深空探测等航天重大工程任务中不可或缺的重要系统。柔性减速装置作为典型产品形态之一,承担着航天器进入过程中的减速稳定功能使命,其服役性能直接关系到任务安全与成败。然而,传统柔性减速装置主要依赖经验模型与较高的设计安全裕度,缺乏对展开瞬态冲击、柔性结构动态应变及关键部位载荷的实时监测能力,难以准确掌握复杂服役环境下的结构力学响应,成为制约精准设计、性能优化与安全评估的重要技术瓶颈。
针对这一重大挑战,东华大学先进纤维材料全国重点实验室朱美芳院士、严威教授团队历经五年持续攻关,突破了高性能纤维传感电子化、柔性编织结构智能化等关键技术,创新研制出兼具高强度承载与高灵敏感知能力的智能电子纤维系统,并将其集成于柔性减速装置关键承力部位,赋予传统航天柔性结构实时感知自身力学状态的能力。团队先后完成了快速投放、高速电磁橇等复杂工况下的地面试验,解决了电子纤维在动态载荷下稳定感知的瓶颈,相关成果为我国航天柔性展开系统的智能化发展提供了新的技术路径。
近日,团队依托北京空间机电所和“航天柔性展开系统及材料院士工作站”,首次将智能柔性结构应用于某重大工程试验任务,实现了柔性减速装置服役全过程关键部位应变与载荷的动态原位精准监测,为揭示瞬态冲击、充气展开及稳定减速等关键阶段的结构力学响应机制奠定了重要基础,推动了航天柔性展开系统由传统的“被动承载”向“承载—感知”一体化转变。
