空間可展開結(jié)構(gòu)是一類在地面裝配及發(fā)射過程中處于折疊狀態(tài)，用以節(jié)約發(fā)射空間，而入軌后在外部信號(hào)控制下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)有序、可控展開，并開展在軌服務(wù)的一類典型航天結(jié)構(gòu)。用于航天領(lǐng)域的空間可展開結(jié)構(gòu)普遍具備結(jié)構(gòu)收納比高，展開可控性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前，空間可展開結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于空間可展開天線、空間可展開柔性太陽能電池系統(tǒng)等。按照驅(qū)動(dòng)方式，空間可展開結(jié)構(gòu)主要分為微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)、充氣驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)以及智能材料驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)等。

微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)是指入軌后通過指令控制微電機(jī)開機(jī)，利用電機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)入軌展開的一類空間可展開結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)是目前航天領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一類空間可展開結(jié)構(gòu)。雖然微電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)具備展開精度高、可控性強(qiáng)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，但此類結(jié)構(gòu)也存在著質(zhì)量大，能耗高等諸多亟需解決的問題。借助新材料及新技術(shù)，發(fā)展創(chuàng)新型的空間可展開結(jié)構(gòu)是當(dāng)前該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

充氣驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)是將柔性材料制造成含有內(nèi)部氣路的可展開結(jié)構(gòu)，地面裝配及發(fā)射過程處于折疊狀態(tài)，入軌后通過氣壓驅(qū)動(dòng)充氣展開成型的一類空間可展開結(jié)構(gòu)（圖1）。目前，此類結(jié)構(gòu)已經(jīng)在空間可展開天線、空間可展開柔性太陽能電池等系統(tǒng)中得到了在軌驗(yàn)證。充氣驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)具備質(zhì)量輕、收納比高、成本低、動(dòng)力學(xué)特性良好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著供氣持續(xù)性差、結(jié)構(gòu)展開后型面精度低等問題。

圖1 充氣驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)。(a) JPL實(shí)驗(yàn)室研制的Ka波段充氣可展開天線；(b) 歐洲航天局聯(lián)合Contraves 公司研制的基于ISRS 技術(shù)的充氣空間自固化天線；(c) JPL實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的L波段薄膜陣列天線樣機(jī)；(d) JPL實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的一種X波段充氣式反射陣天線及其展開過程。

基于智能材料驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)是一類新型的空間可展開結(jié)構(gòu)（圖2）。該結(jié)構(gòu)主要是利用智能材料（如形狀記憶聚合物復(fù)合材料（Shape Memory Polymer Composite, SMPC））的固有材料屬性，在特定激勵(lì)條件下實(shí)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)展開。智能材料驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)具備質(zhì)量輕、柔韌性好、收納比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。此外驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果表明：智能材料驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)解鎖和展開過程幾乎無沖擊，展開時(shí)間和過程可控，展開后結(jié)構(gòu)的剛度較高且無需額外附加設(shè)備維持。近期，隨長(zhǎng)征五號(hào)火箭成功飛天的實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星上便搭載了此類空間可展開結(jié)構(gòu)，并于2020年1月5日完成了關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)，首次實(shí)現(xiàn)基于形狀記憶聚合物智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的柔性太陽能電池系統(tǒng)的在軌可控展開。

圖2 基于智能材料驅(qū)動(dòng)的空間可展開結(jié)構(gòu)。(a)CTD公司設(shè)計(jì)的基于SMPC的展開天線；（b）基于SMPC三翼梁式可展開桁架（折疊及展開狀態(tài)）；（c-d）哈工大冷勁松教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的基于SMPC柔性太陽能電池系統(tǒng)及其空間在軌展開。

未來，大型空間可展開結(jié)構(gòu)與在軌服務(wù)平臺(tái)的一體化設(shè)計(jì)、以智能材料為代表的新材料在空間可展開結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及其輕量化設(shè)計(jì)，大型空間可展開結(jié)構(gòu)的地面試驗(yàn)與驗(yàn)證等是該領(lǐng)域未來發(fā)展主要方向。

中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)將于2020年11月5日-7日舉辦第八屆國(guó)際復(fù)合材料科技峰會(huì)暨第四屆國(guó)際復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新成果技術(shù)展覽會(huì)。會(huì)議旨在立足復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展新態(tài)勢(shì)，加快復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)變革進(jìn)程、加強(qiáng)科技創(chuàng)新、深化交流合作；緊扣復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展新動(dòng)向，倡導(dǎo)基礎(chǔ)理論前瞻性與應(yīng)用研究實(shí)用緊密結(jié)合，引導(dǎo)復(fù)合材料相關(guān)技術(shù)的加速突破；貫徹落實(shí)復(fù)合材料發(fā)展新理念，促進(jìn)復(fù)合材料“產(chǎn)政學(xué)研用”進(jìn)一步融合，提升復(fù)合材料行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

目前，分會(huì)場(chǎng)征集論文簡(jiǎn)報(bào)工作已開啟，目前峰會(huì)設(shè)置四個(gè)分會(huì)場(chǎng)：1.復(fù)合材料理論及應(yīng)用；2.復(fù)合材料工藝及技術(shù)；3.復(fù)合材料測(cè)試及評(píng)價(jià)； 4.復(fù)合材料處理及再生。歡迎復(fù)材相關(guān)的廣大科技工作者投稿及咨詢，投稿至郵箱isct@csfcm.org.cn。

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