太阳能帆板是航天器的主要供能系统,航天器从发射到入轨,太阳能帆板经历由折叠到展开的两个阶段。本文研究一种应用于空间展开机构的SMA驱动器。以太阳能帆板展开机构为例,设计出一种扭转式SMA驱动器。本文首先介绍了空间展开机构的发展、分类以及驱动方式,提出将SMA材料应用在折叠式太阳能帆板展开机构中,对SMA材料的形状记忆效应进行了深入探究,基于SMA本构模型,进行Matlab仿真,提出了一种扭转式SMA驱动方式。其次,对SMA驱动器的扭矩输出进行理论分析,假设温度是影响SMA相变的唯一因素,得出SMA驱动器在高温时的扭矩输出与转角位移之间的关系。对太阳能帆板的展开过程进行分析,推导出太阳能帆板的展开速度、角速度、角加速度公式。考虑到地面试验中太阳能帆板受到空气阻力和展开机构内部摩擦力的影响,通过计算和实验测量,获得太阳能帆板展开过程中的总阻力矩。在此基础上,以SMA材料为驱动材料,设计了扭转式弹簧驱动元件,用于实现太阳能帆板展开。测量出SMA材料的相变温度。搭建了测试系统,测试驱动元件性能,选取合适的扭转式SMA弹簧,与太阳能帆板展开过程中总阻力矩进行比较,验证了选取的扭转式SMA弹簧可行性。最后,将扭转式SMA驱动元件安装在太阳能帆板上,进行地面实验,得出扭转式SMA驱动器展开太阳能帆板的时间为15.4s,展开180°时,SMA驱动器还有8.54N·mm的力矩,用来保持太阳能帆板展开的状态。