航天器的“肌肉”：機電作動器

◎文 王天乙

航天器是人類探測太空的主要交通工具。1957年10月4日，蘇聯成功將世界上第一顆衛星送入太空后，人類探測太空的腳步就從未停歇。第一艘載人飛船發射升空、航天員第一次太空行走……人類的每個“第一次”跨越都離不開航天器的身影。運載火箭、航天飛機、軌道飛行器、空天飛機等組成了人類太空探測的交通圖譜。

如果將發動機比作航天器的“心臟”，作動器就是調整空中姿態的“肌肉”，是航天器飛行控制中至關重要的一環。在航天器結構中，作動器主要出現在產生部件運動的機構中，例如舵面、推力矢量機構、轉向機構、展開機構等，通過接收控制信號產生精確的機構運動來實現姿態或功能調整。

由于航天器對重量有嚴格要求，作動器與普通飛機的液壓作動系統區別明顯，前者多采用電能作為作動器的能量輸入來源。其中，機電作動器是最主要的驅動形式，這種作動器是一種依靠電機和機械減速環節實現運動輸出的執行機構，具有響應速度快和能量來源便捷的優勢。

縱覽世界各國航天器，不難發現機電作動器的身影。例如，美國國家航空航天局為國際空間站航天員研制的X—38緊急逃逸返回式飛行器，其所有舵面均由機電作動器驅動。此外，歐空局的“織女星”系列火箭、“阿里安”系列火箭，日本的H—2A火箭等，均采用了機電作動器作為推力矢量重要執行單元。

總之，機電作動器已經成為航天器的主要伺服驅動來源，并越來越多地出現在航空航天、船舶等領域。雖然，這種作動器的結構存在疲勞失效、余度配置復雜的問題，但在更優驅動方案成熟前，機電作動器仍將繼續在航天器中扮演重要角色。

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(本文摘編自《中國航天報》飛天科普周刊，本欄目合作單位：

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