中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (3): 63-69.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0030

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月球天梯力学特性研究

 李蒙*, 陈伟跃, 杨胜, 高旭   

  1. 中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094
  • 收稿日期:2015-08-17 修回日期:2015-12-29 出版日期:2016-06-25 发布日期:2016-02-24
  • 作者简介:李蒙（1984-），男，工程师，博士，Arahms@foxmail.com，主要研究方向为飞行器总体设计

Researchonmechanicalcharacteristicsoflunarspaceelevators

 LI  Meng*, CHEN  Wei-Yue, YANG  Sheng, GAO  Xu   

  1. InstituteofMannedSpaceSystemEngineering,ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China
  • Received:2015-08-17 Revised:2015-12-29 Published:2016-06-25 Online:2016-02-24

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摘要： 月球天梯的构型对其力学特性和质量特性起决定性作用，直接关系到天梯建造材料的选取。目前对月球天梯的研究集中在组合横截面积构型上，未对其他构型天梯的特性展开深入研究。针对这一问题，文章进行了不同构型月球天梯的力学特性研究。建立了月球天梯动力学模型，分别将天梯缆绳线密度和应力作为常值，推导了等横截面积和变横截面积两种新构型月球天梯的动力学方程和质量特性方程，进行了不同构型天梯关键特性参数的计算和对比分析。研究结果表明，变横截面积天梯可将最大应力设计为任意恒定值，降低了对材料极限应力的要求，其总质量小于等横截面积和组合横截面积天梯，为最优构型方案。

关键词: 月球天梯, 力学特性, 质量特性, 组合横截面积, 等横截面积, 变横截面积, 拉格朗日点

Abstract: Themechanicalandmasscharacteristicsaredeterminedbythestructureoflunarspaceelevator.
Mostofcurrentresearchesaboutlunarspaceelevatorsonlyfocusoncombined-cross-sectionstructure.Variousstructuresoflunarspaceelevatorswereinvestigated.Toanalyzethemechanicalandmasscharacteristics,thedynamicmodelofthespaceelevatorwasestablished.Bysupposingthedensityandstressasconstantrespectively,twodifferentkindsoflunarspaceelevatorscalledfixed-cross-sectionstructureandtapered-cross-sectionstructurewereobtainedandcompared.Theresultsshowthatthemaximumstressoftapered-cross-section-structurecanbedesignedasanyconstantvalue,whichreducestherequirementofmarginstressofthematerial.Asaresult,tapered-cross-sectionstructurealsohastheleastmass,whichcouldbeconsideredastheoptimalchoice.

Key words: lunarspaceelevator, mechanicalcharacteristics, masscharacteristics, combinedcrosssection, fixedcrosssectionstructure, taperedcrosssection, Lagrangianpoint