空间碎片的清理已成为国际航天领域亟需解决的问题,目前已提出多种手段,包括机械臂、飞爪、飞网等。空间飞网容错性强、捕获距离远,在空间碎片捕获方面具有突出优势,利用飞网主动清除空间碎片成为近十年的研究热点。空间飞网的构型、网目以及质量影响捕获任务特性,包括捕获距离、范围以及速度等。因此,借鉴自然界蜘蛛网属性,论文开展空间异形飞网构型优化设计、仿真与地面试验研究。(1)异形飞网构型优化设计。恒定飞网质量和网目面积,以百分之五的绳长误差为设计标准,从网形、网目两方面进行优化设计,得到多种飞网构型,并进行初步性能分析,得出正六边形网目正方形网、菱形网目六边形网为较优的网形。(2)空间飞网力学性能分析。从粘弹性材料出发,通过分析几种绳索模型得到适合空间飞网的材料模型;对绳段进行力学分析,建立飞网系统的力学模型。(3)飞网仿真分析。利用ANSYS/LS-DYNA软件,针对已设计得到的多种飞网构型,根据展开面积仿真分析飞网性能;基于最优构型,研究了相关参数对展开面积的影响。(4)地面试验分析。通过地面抛撒试验,测量质量块和绳段节点位移,并与仿真结果对比;同时,分析了风、空气阻力影响。