1 项目名称：空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术与在轨应用2 推荐单位：哈尔滨工业大学3 项目简介本项目针对大型/超大型空间航天器结构和载荷的共性关键技术发展需求，创新提出了一种空间长 寿命可控展开膜壳结构技术，在国际上率先完成了在轨验证与应用，总体属于航天器结构与设计领域本项目在国家自然科学基金资助下建立了空间膜壳结构设计方法，揭示了收拢和展开控制机理； 在原总装备部预研项目支持下，研制了膜壳结构的星载大口径天线反射面全尺寸原型样机，突破了结 构设计、变形折叠与展开等核心关键技术；针对大型空间展开支撑结构，完成了伸展臂、太阳帆以及 桁架等膜壳结构设计、样机研制与地面验证；通过在轨展开及长期应用验证了所提出的空间长寿命大 型可控展开膜壳结构的高效收纳、可控展开、刚度获取与长期在轨保持，为大型空间航天器结构和载 荷发展探索并验证了一条全新解决途径本项目获得授权国家发明权专利24项，主要技术内容包括：1•发明了具有展开、支撑和功能一体化的空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术，解决了大型超 轻航天器展开结构整体欠刚度和低频的技术瓶颈，在国际上率先圆满成功地完成了在轨展开和长期保 形验证，为未来空间可展开结构的大型化和轻量化奠定了创新技术基础。
2•发明了一种机构-结构一体化的超长太空用膜壳伸展臂，首次提出并研制了芳纶纤维与碳纤维复 合自支撑离散化薄壳、变直径的新型充气伸展臂机构，引入双Q形碳纤维材料与创新内胆设计，实现 了充气可控展开膜壳机构的高效收拢3•发明了渐进阻尼控制充气展开技术，突破了展开机构充气伸展过程中的低冲击难题，有效提升 了超长膜壳结构的充气展开可靠性；通过大型空间充气展开膜壳结构地面展开方法和快速可控充气释 放机构，及径向展开与收拢试验方法等技术发明与应用，保障了大型膜壳结构在轨有序稳定可控展开利用本项目发明的空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术，研制了充气膜壳伸展臂，于2013年5 月在XY-1卫星上成功展开，迄今已成功完成长期存储、可控展开和长期保型的在轨应用验证，是国际 上充气展开膜壳结构技术首次在轨应用本项目技术已成功应用于国内相关单位研制的新型大型展开卫星结构和载荷，主要包括中国科学 院电子学研究所的10m长火星电离层顶部探测仪发射天线；航天科技集团上海卫星工程研究所的星载 低冲击展开重力梯度杆；航天科技集团五院总体部大型空间可展开遮阳罩支撑结构；航天科技集团九 院704所第二代测雨雷达反射面样机;航天科技集团五院钱学森空间技术实验室8mX8m薄膜太阳帆样 机。
本项目发明并验证的可控展开膜壳结构技术，突破了空间长寿命大型展开结构的伸展控制、刚度 获取和长寿命技术瓶颈，为我国航天可展开结构技术超越式发展，为我国新一代卫星、深空探测、载 人航天等大型航天器结构和载荷的工程应用奠定了基础，具有极高的社会、经济价值和广阔应用前景4 推广应用情况本项目发明的空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术，已经在XY-1卫星上采用充气膜 壳伸展臂机构平稳有序地把2kg质量块支撑到卫星本体3.0m位置，通过了在轨长期存储、 控制展开和长期保型验证，实现了充气展开结构技术空间功能应用同时基于该验证新技术， 已在中国科学院电子研究所研制的 10m 火星电离层顶部探测仪发射天线进行了展开应用 航天科技集团上海卫星工程研究所采用了充气展开的膜壳结构应用于低冲击展开重力梯度 杆航天科技集团五院总体部基于该充气展开控制技术应用于大型可展开空间展开遮阳罩技 术方案；航天科技集团九院704所第二代测雨雷达反射面完成了样机研制五院钱学森实验 室也采用了充气控制展开膜壳伸展臂展开了 8mX8m深空探测太阳帆同时基于本项目技 术成果研制的充气展开重力梯度杆，已经成为五院508所系列产品本项目突破的空间长寿 命大型可控展开膜壳结构的展开控制、刚度获取和长寿命技术瓶颈，这为我国新型航天器结 构-机构的跨越式发展开辟了一条全新的技术途径。
也为我国高轨通讯卫星、星际飞行、空 间载人舱等大型航天器结构和载荷等工程应用方面有重大应用前景5、本项目成果曾获科技奖励情况获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门（单位）超大口径充气展开天线反射面技 术2013 年 1 月 18 日省部级科技奖二等奖国家国防科技工业局6 主要知识产权证明目录序 号专利名称专利号发明人授权公告日 期1双Q形碳纤维复合 材料伸展臂及其展 开方法ZL2011101714768卫剑征；谭惠丰；余建新；谢志 民；林国昌；王友善;刘宇艳2014.01.222非对称薄壳弹性阻 尼展开的管状较链 及其制作方法ZL2015104511960卫剑征；宋博;谭惠丰；苗常青； 林国昌；谢志民；田振辉2017.03.083空间充气控制展开 支撑臂卷曲折叠模 具ZL2014100544886谭惠丰；林国昌；卫剑征；王长 国；苗常青；刘宇艳；谢志民；赵 树林2015.08.054空间充气结构地面 展开性能测试系统ZL2011103627410谢志民；陈思驰；卫剑征；谭惠 丰2013.04.105一种充气伸展臂的 管壁粘接成型方法ZL2012102617134谭惠丰；卫剑征；髙树义；于尧 炳；杨霞；王伟志；张胜；李兵； 汪逸然;赵秀兰2014.04.166一种双Q形碳纤维 复合材料充气伸展 臂ZL2011101716852卫剑征；谭惠丰；谢志民；刘宇 艳;林国昌；王长国；余建新2014.12.107快速可控充气释放 机构ZL2010102885393谭惠丰；李云良;周涛;卫剑征； 王长国；杜振勇2013.11.068一种模块化充气展 开式应急救生通道ZL201410477073X卫剑征；宋博;马瑞强谢志民； 林国昌；谭惠丰2017.02.019一种空间飞行器可 控充气展开支撑臂 内胆ZL2014103828080谭惠丰；赵树林；罗锡林杨留 义；卫剑征;林国昌；2016.02.2410空间充气展开支撑 臂内支撑条打磨装 置ZL2014101300836谭惠丰；林国昌；卫剑征；王长 国；苗常青；刘宇艳；谢志民；赵 树林2016.02.2411一种可控有序充气 展开自支撑式太阳 帆结构ZL2015100795272卫剑征；马瑞强;谭惠丰;宋博； 林国昌；田振辉;刘宇飞2016.05.1112一种充气展开抛物 柱面天线的反射面 展开定形机构ZL2014103271857谭惠丰；林国昌；赵树林；卫剑 征;杨留义;罗锡林2016.07.0613一种柔性抛物形天 线的增强骨架ZL2013105846591谭惠丰；杨留义；康敬天卫剑 征；王长国；林国昌2015.07.1514一种纤维复合材料 增强条的制备方法ZL2012101656767谭惠丰；卫剑征；髙树义；王伟 志；李兵；张胜；刘宇艳；王永 滨;曹旭;汪逸然2014.05.0715一种用于耐压囊体ZL2014101007370卫剑征；马瑞强；杨留义；谭惠2015.12.02径向展开与收拢的 试验装置丰；林国昌；田振辉16一种用于髙温热合 机工作台的表面覆 膜吸附固定装置ZL2013105683787谭惠丰；兰澜；王长国；林国昌； 卫剑征；苗常青；谢志民；刘宇 艳;赵树林2016.03.1617太空飞行器快速充 气展开薄膜支撑管ZL2012104175769谭惠丰；李云良；卫剑征；赵树 林;林国昌；王长国2014.08.1318编织充气薄膜曲面 限位网的模具及方 法ZL2013100478729谭惠丰；王长国；林国昌；卫剑 征;谢志民;苗常青2014.07.0919一种充气展开抛物 柱面天线反射面ZL2014100712330谭惠丰林国昌；卫剑征；王长 国；苗常青；刘宇艳；谢志民；赵 树林2016.02.2420用于星载充气展开 支撑环外皮接缝的 压平装置ZL2015102284036谭惠丰卫剑征；林国昌；王长 国；于林;王东梅；赵树林2017.01.2521轻型储能式快速展 开机构ZL2010102885406谭惠丰；周涛;李云良;卫剑征； 林国昌；杜振勇2013.10.0922一种空间飞行器可 控充气展开支撑臂 内胆端面粘接模具ZL2014103825383谭惠丰；林国昌；卫剑征；杨留 义;罗锡林;赵树林2016.02.2423一种径向肋天线的 肋板尾端与桅杆的 连接方法ZL2013106190113谭惠丰；林国昌；卫剑征；王长 国；赵树林；苗常青；刘宇艳；谢 志民2015.08.1924超长太空用充气展 开支撑杆ZL2006100098823谭惠丰；卫剑征；李云良；李 勇；谢志民；苗常青2009.01.2125一种有序展开的柔 性充气支撑臂CN2016112103309卫剑征;谭惠丰；陈雪岩2016.12.2426一种充气展开气动 阻尼减速器结构CN2014104608092卫剑征；谭惠丰；马瑞强；张雯 婷;谢志民;林国昌；宋博.2014.09.1127一种可变形滑翔飞 行器CN2017101594852卫剑征；谭惠丰；甄铎2017.03.1728一种可变形滑翔飞 行器CN2017101594287卫剑征；谭惠丰；甄铎2017.03.1729一种充气展开的周 期性囊瓣式减速器 及其卷曲折叠收拢 方法CN2016106597481卫剑征；李盾；陈强；牛国强；丛 琳2016.08.127、完成人情况表姓 名卫剑征性别男排名1工作单位哈尔滨工业大学完成单位哈尔滨工业大学技术职称副教授曾获科技奖励情况2013.12，获国防技术发明二等奖（排名5）本人对本项目技术创造性贡献：（限300字）发明了渐进阻尼控制充气展开技术，突破了展开机构充气伸展过程中的低冲击难题，有效提升了 超长膜壳结构的充气展开可靠性；完成了充气膜壳伸展的初样和正样设计、分析和功能与环境试验。
提出了分段充气控制体积模型，解决了充气结构展开全过程的数值仿真难题，数值模拟了卷曲折叠膜 壳结构在真空无重力环境下的充气展开过程，验证了地面模拟样机展开试验的有效性发明点2和3 的提出人，排名第一专利6项，排名第一专利3项，排名第二专利7项，项目全过程负责样机研制和 在轨测试姓 名谭惠丰性别男排名2工作单位哈尔滨工业大学完成单位哈尔滨工业大学技术职称教授曾获科技奖励情况本人对本项目技术创造性贡献：（限300字）提出了具有展开、支撑和功能一体化的空间长寿命大型可控展开膜壳结构技术，解决了大型超轻 航天器展开结构整体欠刚度和低频的技术瓶颈，完善了肋板式充气展开天线反射面结构设计，建立了 可控展开膜壳结构高精度加工和组装系统，研制了膜壳反射面结构全尺寸样机，完成了折叠展开测试 发明点1的提出人，排名第一专利16项项目总体实施和进度质量协调姓 名王长国性另U男排名3工作单位哈尔滨工业大学完成单位哈尔滨工业大学技术职称教授曾获科技奖励情况无本人对本项目技术创造性贡献：（限300字）主要负责空间大型。