随着人们对地表、海洋地形地貌的观测需求,要求空间对地的观测范围更广和观测精度更高,对应用于支撑探测载荷的可展臂技术指标要求也越来越严苛。本文提出了一种全新的搭载空间探测载荷展开臂机构,并对其锁定方式及驱动展开方式进行了比较与优选,还提出了高强度碳纤维复合材料臂管（或称梁）的多种格栅构型,并依据展开臂的整体力学特性需求,建立了臂管的刚度特性分析模型,获取格栅臂管的优选构型,最后依据臂管构型的优化分析结果设计了详细的展开臂机构,并求解其模态振型。建立了铰链-梁系统的动力学分析模型,并分析了铰链数量、铰链刚度的变化对整个臂杆的整体性能的影响。搭建了与铰-梁动力学理论分析对比的实验系统,并通过理论与实验对比分析,验证了理论模型搭建的正确性。本文提出了2种锁紧铰链构型,分别为锁钩轴线平行和锁钩轴线垂直的锁紧方式,并基于现有的不同驱动方式,针对该型展开臂的展开方式特点,选出合适的驱动方式,经过了分析对比与优化,确定了综合性能较优的锁定紧链。本文所提出的展开臂锁定铰链具有较为严苛的要求,因此在确定锁定铰链的关键参数的基础上,还需分析展开臂在展开过程的运动学特性,以保证其展开锁定的可靠性。建立了锁定铰链的运动学模型,并对其运动学特性进行了分析,获取锁定铰链解锁力。提出了六类格栅结构构型,基于臂管的抗弯、抗扭特性要求,通过有限元建立了分析模型,对比了横向构型、纵向构型的格栅臂管优缺点,选出了抗弯、抗扭效率均较高、质量较轻的优选构型。建立了铰链-梁的动力学模型,并装配系统质量矩阵,刚度矩阵,求取展开臂振型函数,分别提取各节点的节点位移、各阶振型的角频率。在装配系统的刚度阵时,铰链刚度给与一个臂杆刚度匹配的变量,通过改变铰链刚度,分析其对系统模态的影响。分析了铰链个数对臂管的整体模态的影响,搭建了理论验证的实验模型,验证了理论的正确性,为后续通用型展开臂的系统设计提供理论依据。