党的二十大报告指出，增加新域新质作战力量比重，太空、深海、极地等领域技术创新是制胜未来的重要突破点之一。作为天地往返运输并可重复使用的“空天飞机”，舵面传动系统是高精度位置伺服系统，是飞控系统不可或缺的组成环节，其性能对飞行器的飞行路径和控制精度具有重要影响。随着航空/航天工程的快速发展，对系统提出了高速、高精度、高效率、高可靠性及长寿命等一系列设计和使用要求，机构运动副中普遍存在的间隙及接触碰撞会导致机构出现动态输出振荡、运动精度下降、可靠性和使用寿命降低，甚至功能失效等问题，因此，对于舵面传动系统，不仅要考虑其控制问题，也需同时考虑间隙对其动力学特性的影响。
舵面传动系统由电动舵机和传动机构两个分系统组成，是多变量、强耦合的机电一体化复杂系统。由于电动舵机无需安装液压管，体积小、可靠性高，因此逐渐在航空领域得到青睐。电动舵机作为新型电传动系统之一，主要由电机及其控制器、减速机构和执行机构三部分组成。随着电动舵机对系统性能的要求越来越苛刻，研究间隙、摩擦、弹性变形等非线性因素对系统输出性能的影响非常必要。同时，传动机构作为实现电动舵机和舵面之间运动和动力传递的关键环节，其间隙铰链的碰撞效应易降低舵面输出精度、工作效率并增强噪声及振动。因此，本书建立了舵面传动系统耦合模型，其中不仅考虑了电动舵机执行机构接触刚度、间隙及系统结构刚度等非线性环节，还考虑了传动机构间隙铰链碰撞动力学及刚柔耦合特性。
本书主要内容如下：
① 对比分析了八种法向接触力模型，包括Hertz模型和七种非线性弹簧-阻尼接触力模型。以轴和轴承一次碰撞为仿真算例，指出各种模型的优缺点及适用范围。
② 提出了一种含多因素的改进法向接触力模型。该模型可以考虑接触体几何形状、材料特性、轴承轴向尺寸、碰撞过程能量损耗等因素，又不受恢复系数限制并适用于大面积接触碰撞过程。以轴-轴承及含间隙曲柄滑块机构为例，通过理论和实验的对比，验证所建立接触力模型的有效性。
③ 基于提出的改进法向接触力模型，建立了含多个间隙铰链和多个柔性构件的传动机构刚柔耦合动力学模型。分析了系统相关参数，如间隙尺寸、铰链位置、铰链数量及运动模式、驱动速度、构件材料、柔性与间隙耦合作用对舵轴响应的影响规律。
④ 构建了考虑传动链非线性因素的电动舵机仿真模型，研究了执行构件行星滚柱丝杠接触刚度、间隙和电动舵机固定刚度等参数的影响，并对不同位置阶跃指令下的系统响应开展分析，且通过文献验证了该模型的有效性。结合电动舵机模型和含多间隙铰链的传动机构刚柔耦合动力学模型，建立了舵面传动系统动力学耦合模型，分析了行星滚柱丝杠接触刚度、电动舵机固定刚度、行星滚柱丝杠间隙、间隙铰链数量、构件柔性和舵面负载等参数对系统动力学特性的影响。
⑤ 搭建了舵面传动系统试验台，开展了周期矩形脉冲阶跃特性和不同频率下的扫频特性实验。通过与相应实验测试结果的对比分析，验证了本书建立的舵面传动系统动力学耦合模型及各种参数对含多间隙铰链系统动力学特性影响规律的正确性。
通过上述研究工作，以期为飞行器舵面传动系统动力学特性的深入研究奠定良好基础。由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。
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