7月17日消息，太阳帆作为低成本、长寿命的航天器，被视为人类探索太阳系外的潜力载体，但其超大面积帆面的支撑结构需同时满足高收纳比和可靠展开的矛盾需求。
中国科学院沈阳自动化研究所的最新研究，为这一难题提供了突破性解决方案。
科研团队研制出小尺寸截面、轻质高刚度的可展收复合材料伸展臂（DCB），并建立了精准的力学分析模型。
太阳帆上轻小型可展收复合材料伸展臂
团队在经典薄壁梁理论基础上引入非线性修正项，首次完整描述了臂杆从初始状态到压平、卷绕的全过程变形，重点考虑了材料中性轴拉伸、曲率变化及接触摩擦等关键因素。
通过高精度数值模拟，研究揭示了卷收过程的力学规律：卷收过渡区为应力热点，最大应力集中于下层结构最外层侧弧拐点；下层应力普遍高于上层，外层材料承受应力远大于内、中层，而中层因厚度优势展现更稳定的承载性能。
复合材料臂杆展收过程不同层应力影响区
为验证理论，团队搭建专属实验平台，测量不同卷收角度下的应变值和扭矩。结果显示，实验数据与理论预测及仿真结果高度吻合，证实了模型有效性。
该研究为未来设计和优化此类高性能、高收纳比的太空可展开结构提供了重要的理论依据和设计指导。
