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中国建材总院所属西安轻工业钟表研究所自主研发的“多转轴共轭运动装置”，以无源驱动方案破解了卫星天线空间展开的难题，显著提升了卫星天线的效能，标志着我国在卫星天线领域取得了重要突破。

　　天线系统是卫星的关键组成部分，担负着卫星与地面沟通的重要使命。在各类卫星需求爆发式增长的今天，卫星天线的技术水平直接决定了卫星的服务能力。

　　日前，中国建材总院所属西安轻工业钟表研究所有限公司自主研发的“多转轴共轭运动装置”，以无源驱动的创新方案，破解了卫星天线空间展开的难题，显著提升了卫星天线的效能。这一技术革新，标志着我国在卫星天线领域取得了重要突破。

　　天线展开“不用电”

　　卫星天线形状多样，传统的圆环形天线形状规整，便于折叠收纳，但有效利用面积相对较低。为了提升卫星通信能力，研发人员研制出了多种非圆构型天线。这些天线在航天器载荷舱内收拢后，可以最大限度节约空间，并在到达预定位置后展开成椭圆、多边形等特殊构型，显著增强卫星的通信容量和指向精度。

　　非圆构型天线虽然设计巧妙，但展开驱动装置的设计却面临多重挑战。传统的电机驱动方案在太空极端环境下存在诸多问题，如温度剧烈变化、高能粒子辐射、机械冲击等。更重要的是，非圆构型的展开需要多个“关节”进行复合运动，若每个关节都配置电机，将增加系统重量和故障风险。

　　为了解决这一问题，钟表所研发团队创新性地提出了纯机械结构的无源缓速驱动方案。这一方案不仅降低了装置故障率，还保证了天线展开的可靠性。同时，匀速、缓慢的展开过程也显著降低了对装置的冲击力。

　　数字样机寻找最优解

　　整个展开驱动装置由三组核心模块构成：储能驱动模块、共轭传动机构和缓释控制系统。储能驱动模块负责提供动力，团队设计了形式多样的弹簧储能系统。共轭传动机构则通过空间曲面凸轮组，将直线运动转化为空间三维复合运动。缓释控制系统则通过非线性阻尼控制实现了对展开速度的精准把控。

　　在研发过程中，团队面临的最大挑战是如何协调上百组不同规格的凸轮机构协同工作。为此，团队引入了运动仿真曲面建模技术，构建了包含数十万个网格节点的数字样机。通过不断试验和迭代，团队最终找到了协调上百个凸轮协同工作的“最优解”。

　　从精密钟表到浩瀚星空，钟表所科研团队将精密计时器研发经验融入航天领域，推动了我国空间技术水平的不断提升。

（文章来源：科技日报）