关键字：太阳电池阵、光伏发电、别墅太阳能发电

在展开式太阳电池阵中，目前应用最广且技术最成熟的是折叠式刚性太阳翼。折叠式刚性太阳翼的机械部分包括结构、机构两部分。结构由多块刚性基板和一个连接 架(或连接板)组成，基板用于敷设太阳电池;连接架用于卫星本体与基板之间的连 接，以避开卫星阴影对别墅太阳能发电太阳电池的影响。机构由压紧释放机构和展开锁定机构组 成，压紧释放机构用于把太阳翼收拢固定在卫星本体的侧壁上;展开锁定机构用于 把太阳翼展开并锁定在规定位置上。

 

基板指用于敷设太阳电池的构件，分为刚性、半刚性和柔性三种。刚性基板采 用铝蜂窝芯，面板有铝箔、Kapton纤维和碳纤维复合材料等，其中以碳纤维复合材 料做面板的刚性基板最轻，面密度为1. 0〜1. 3kg • m-2。在基板表面需粘贴一层聚 酰亚胺膜，以满足太阳电池与基板间的电绝缘要求。刚性基板具有结构简单可靠， 刚度较大，对空间粒子有一定的屏蔽效应，易于实现热控措施等优点。常用于体装 式、折叠式和套筒式太阳电池阵，应用最广泛。半刚性基板是用碳纤维复合材料做 刚性框架，环氧玻璃纤维(或碳纤维、Kapton纤维复合材料)增强的聚酰亚胺膜做面 板，面板与框架间用弹性材料预紧而成。面密度为0. 8〜1. 0 kg • m-2。它结构复 杂，容易松弛，有热变形等缺点，可用于折叠式太阳电池阵。柔性基板由环氧玻璃纤维 (或Kapton纤维复合材料)增强的聚酰亚胺膜制成，面密度较小，小于0. 8 kg • m_2。 基板的结构简单，可用于卷式或折叠式太阳电池阵，但收藏和展开机构比较复杂，当 用于折叠式时，常收藏在两块蜂窝夹层板之间。

 

连接架结构一般可采用由梁组成的构架形式，它至少由两根主梁组成，如果在 连接架上需要安装分流器，则可再增加辅梁来支撑分流器。梁可由金属材料或复合 材料的管材制成。为了减轻质量和提高刚度，也可采用高模量碳纤维复合材料缠绕 而成。

 

别墅太阳能发电折叠式太阳电池阵采用压紧释放机构和展开锁定机构实现太阳电池阵的收藏 和展开。它在收藏时将连接架和几块太阳电池板折叠在航天器侧壁，其展开机构多用铰链扭簧机构。在航天器侧壁(或对日定向驱动机构)与连接架之间、连接架与太 阳电池板及各太阳电池板之间均用铰链扭簧连接，折叠时通过压紧杆将太阳翼固定 在航天器侧壁上，并将扭簧拧紧。展开时用火工品切割器将压紧杆切断，通过铰链 扭簧的弹力将连接架及太阳电池板展开并锁定。另外，又设联动装置带动连接架和 太阳电池板同步展开，并具有一定阻尼作用，以减小展开锁定的冲击力。对于光伏发电大面 积太阳翼，在每个压紧点上需采用一个压紧释放机构。展开锁定机构包括铰链和绳 索联动装置。前者把各块基板和连接架铰接在一起，后者使各块基板和连接架在展 开时可同步运动，防止相互碰撞。铰链中的驱动弹簧设计很重要，它一方面要保证 有足够动力使太阳翼完全展开，另一方面又不能使太阳翼展开速度过快，以避免产 生不允许的锁定冲击载荷。因此，必要时在铰链中需增加展开阻尼装置。太阳翼展 开状态的锁定方式可采用在铰链中的锁定叉装置。在太阳翼达到完全展开位置时， 锁定叉卡在相应的槽口内，使铰链不能转动。当然也可采用其他锁定方式。在绳索 联动装置中，具有装在各基板或连接架上相应位置的联动轮。利用环绕在相应联动 轮上的钢索作传动，使得各基板和连接架在展开时以相同的角度转动，从而太阳翼 的展开运动成为仅有一个自由度的同步运动。为了达到上述联动的功能，应正确设 计和保持绳索内的张力。为了保证光伏发电太阳翼在空间的成功展开，需要进行仔细的太阳 翼展开运动分析，特别是要进行充分的地面展开试验，以验证太阳翼机构设计的可 靠性。