针对星载激光通信端机伺服转动系统在轨期间多次锁紧/解锁需求, 提出了一种基于形状记忆合金(SMA)丝的可重复锁紧/解锁机构。首先, 分析了重复锁紧/解锁机构利用弹簧分力实现锁紧和SMA丝输出回复应力实现解锁的工作原理, 利用杠杆原理优化了锁紧力与锁紧位移; 其次, 仿真分析了锁紧力与解锁力之间的平衡关系, 以及锁紧力对整机模态的影响; 最后, 研制了原理样机, 实验验证了解锁力、解锁时间与供电电流的关系、重复锁紧/解锁功能, 以及高温、振动等航天环境对锁紧机构可靠性影响等问题。实验结果显示, 该机构可提供1 000 N锁紧力, 在输入12 V/3 A电源时, 最大解锁时间不超过2 s, 在环境温度90 ℃以下可保证稳定可靠锁紧, 并可实现多次重复锁紧/解锁。该机构具有轻小型、低冲击、可重复、低功耗优点, 满足星载激光通信端机多次锁紧/解锁需求, 应用潜力巨大。

为实现“翱翔之星”立方星发射力学环境下可靠的锁定以及在轨低冲击快响应的解锁分离, 提出了一种断电时弹簧锁定与加电时电磁铁吸合解锁的非火工解锁机构。首先, 根据系统要求介绍了电磁解锁机构的工作原理, 并建立了机-电-磁耦合动力学模型, 分析解锁机构的动力学响应特性; 其次, 以地面测试试验结果为依据, 进行电磁参数的多约束多目标设计与优化, 并将优化出的参数在SIMULINK环境下进行仿真验证; 再次, 对电磁解锁机构样机进行功能测试, 实测数值与仿真结果基本一致：额定电压28 V下样机的解锁时间为41.2 ms, 解锁电流为2.2 A, 能耗为2.5 J; 最后, 开展了力学环境和热真空环境地面试验以及±5 V电压拉偏测试, 结果表明电磁解锁机构能够可靠锁定与解锁。本文设计的电磁解锁机构经过飞行验证成功应用于“翱翔之星”立方星的在轨解锁与分离, 可为后续立方星星箭分离解锁机构的标准化设计提供参考。