航天器的“肌肉”：机电作动器

◎文 王天乙

航天器是人类探测太空的主要交通工具。1957年10月4日，苏联成功将世界上第一颗卫星送入太空后，人类探测太空的脚步就从未停歇。第一艘载人飞船发射升空、航天员第一次太空行走……人类的每个“第一次”跨越都离不开航天器的身影。运载火箭、航天飞机、轨道飞行器、空天飞机等组成了人类太空探测的交通图谱。

如果将发动机比作航天器的“心脏”，作动器就是调整空中姿态的“肌肉”，是航天器飞行控制中至关重要的一环。在航天器结构中，作动器主要出现在产生部件运动的机构中，例如舵面、推力矢量机构、转向机构、展开机构等，通过接收控制信号产生精确的机构运动来实现姿态或功能调整。

由于航天器对重量有严格要求，作动器与普通飞机的液压作动系统区别明显，前者多采用电能作为作动器的能量输入来源。其中，机电作动器是最主要的驱动形式，这种作动器是一种依靠电机和机械减速环节实现运动输出的执行机构，具有响应速度快和能量来源便捷的优势。

纵览世界各国航天器，不难发现机电作动器的身影。例如，美国国家航空航天局为国际空间站航天员研制的X—38紧急逃逸返回式飞行器，其所有舵面均由机电作动器驱动。此外，欧空局的“织女星”系列火箭、“阿里安”系列火箭，日本的H—2A火箭等，均采用了机电作动器作为推力矢量重要执行单元。

总之，机电作动器已经成为航天器的主要伺服驱动来源，并越来越多地出现在航空航天、船舶等领域。虽然，这种作动器的结构存在疲劳失效、余度配置复杂的问题，但在更优驱动方案成熟前，机电作动器仍将继续在航天器中扮演重要角色。

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(本文摘编自《中国航天报》飞天科普周刊，本栏目合作单位：

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