可控、可靠、平稳的充气展开,是充气结构在轨成型的关键。充气管是充气结构的基本单元,也可作为独立的展开和支撑结构。充气管控制方案研究,对充气管及充气结构的结构设计和在轨可靠展开,具有重要的工程价值。本文对充气管Z形折叠展开进行了研究,在非线性铰链模型基础上,基于新的薄膜变形理论建立了改进的非线性铰链模型,得到了充气管展开力矩与内压、管径和展开角度之间的关系。进行了一折管稳态展开力矩特性实验研究,研究了不同内压、管径、展开角度和充气管材料等因素对展开力矩的影响,并将实验结果与理论模型进行对照,验证了改进的非线性铰链模型正确性。在上述改进的非线性铰链模型基础上,基于伪刚体运动理论建立了充气管控制展开动力学模型,并利用该模型计算不同控制方式对展开动力学特性影响。进行了一折管瞬态展开动力学特性实验研究,研究了粘扣和弹簧这两种控制方式对充气展开过程的影响,并将实验结果与理论模型进行对照,结果表明所建立的控制展开动力学模型可以对施加控制的充气管展开过程进行有效预测。对充气管控制展开动力学特性进行了数值模拟。在控制体积法基础上,采用可断开非线性加载方式以模拟粘扣的控制力,建立了在粘扣控制下的充气管Z型折叠的数值模型。利用所建立的数值模型,对充气管在粘扣或弹簧控制下的展开动力学特性进行了分析,研究了粘扣剥离力,弹簧弹性系数和断裂伸长率及充气速率等对充气管展开动力学特性的影响规律,在此基础上,确立了充气管展开控制的初步方案,实现了充气管的平稳有序展开。