随着空间技术的发展,空间飞行器变得越来越复杂,而且造价越来越高,并且在升空后一旦出现故障由于距离太远而很难维修。为了降低风险,必须在升空前进行零重力环境的模拟试验以验证飞行器的各项功能,而试验装置的设计则是其中关键技术之一。本文的试验对象为一大型网状卫星伸展臂,要完成伸展、回转等一系列动作。而对于这种带有三维运动的零重力试验一直是国际上的难点。本文在借鉴国际上零重力试验方法的基础上,选择了气悬浮、悬挂及配重等的组合的方式作为三维零重力模拟的解决方案。首先,本文介绍了零重力试验的重要意义及国内外零重力试验的研究现状及发展态势。其次,对国内外零重力试验方案进行了分析,确定了大型网状卫星伸展臂展开的零重力试验装置的设计方案,通过工程图设计、参数化建模及装配从而最终确定了装置的结构参数。通过运动学仿真以验证运动的无干涉性,并对试验装置进行了力学性能分析。为达到最佳的零重力的试验工况,对试验装置进行了参数优化,最后,对试验装置的关键承载部件气足进行了性能测试,从而最终确定了气足的选择类型。最终的伸展臂零重力展开试验数据表明,试验装置完成了各种展开动作,并达到了要求的试验精度。