桁架式充气展开太阳帆板是一种以充气展开支撑管构建的桁架结构为展开和支撑结构的新型太阳帆板,其在轨运行时要周期性地经历日照区和地球阴影区,引起结构温度的梯度分布和周期性变化,使得太阳帆板产生热变形甚至热振,严重时会影响航天器的正常工作。本文对桁架式充气展开太阳帆板在空间环境条件下的瞬态温度场及热变形进行了研究。首先,本文对桁架式充气展开太阳帆板的主要支撑部件支撑管的热变形问题进行了研究,建立了空间环境下充气展开支撑管温度分布模拟试验及变形测量系统,对其在不同温度梯度下的热变形进行了实验研究;建立了支撑管热变形分析有限元模型和分析方法,对支撑管在不同温度梯度下的变形进行了分析。得到了支撑管在不同温度分布情况下的变形规律,结果表明有限元分析结果和实验结果是一致的,验证了本文所采用热变形分析方法的正确性。其次,采用相同的有限元方法分析了桁架式充气展开太阳帆板在空间环境条件下的瞬态温度场及热变形。分析结果表明:太阳帆板进入日照区后,帆板温度随时间升高,并在一段时间后趋于稳定值;帆板热变形随时间增大。进入阴影区后,帆板各部分温度一直逐渐降低,其热变形也逐渐减小。分析了支撑管材料参数和结构尺寸对太阳帆板整体温度分布的影响,结果表明:支撑管材料热传导系数增大,沿管周向温度梯度减小;热辐射系数增加,管的温度极值减小。随着支撑管壁厚的增大,沿管周向的温度梯度减小;而随着支撑管直径的增大,沿管周向的温度梯度增加。分析了支撑管不同材料参数、结构尺寸和结构形式对太阳帆板热变形及热应力的影响,结果表明:支撑管材料热膨胀系数增大,太阳帆板热变形及热应力增大;随支撑管壁厚和直径的增大,太阳帆板热变形及热应力随之减小;相同结构尺寸支撑管构成的相同长度的平面框架式充气展开太阳帆板的热变形要远大于桁架式充气展开太阳帆板的热变形。