大型環(huán)形桁架式可展開天線機構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、近年來，對地觀測、空間通信、深空探測、載人航天等事業(yè)的發(fā)展異常迅猛，對輕量化、大尺度、幾何穩(wěn)定性高的空間大型可展開天線機構(gòu)的需求大大增加。大型可展開環(huán)形桁架式天線機構(gòu)由于其折疊比大、剛度高、質(zhì)量不隨天線口徑增加而大幅度增加等優(yōu)點在航天工程中有越來越多的應(yīng)用。因此，在太空能夠順利展開并具備足夠剛度的空間大型可展開天線機構(gòu)成為了保證天線系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。
　　本文在分析現(xiàn)有大口徑可展開天線機構(gòu)的基礎(chǔ)上，總結(jié)并提出了7種可以構(gòu)成環(huán)形桁

2、架機構(gòu)的基本展開單元，建立了綜合評價指標(biāo)及單雙層環(huán)形桁架機構(gòu)基頻經(jīng)驗公式，在此基礎(chǔ)上，進行了天線機構(gòu)構(gòu)型優(yōu)選，創(chuàng)新性的提出了提高超大口徑雙層可展開天線機構(gòu)展開后基頻的設(shè)計方案。
　　基于能量等效原理，將雙層天線機構(gòu)的折展單元進行等效建模，得到了表征雙層天線結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的等效連續(xù)體模型，將其與有限元分析結(jié)果進行比對，證實了該等效方法的正確性，從而簡化了天線機構(gòu)的力學(xué)特性分析過程。
　　通過分析雙層環(huán)形桁架節(jié)點的受力情況，得出

3、了對角拉索預(yù)緊力的取值范圍，建立相應(yīng)的有限元模型，分析了含索和無索兩種狀態(tài)的天線機構(gòu)，分別得出了各階固有頻率及其相應(yīng)的模態(tài)振型，對比分析了采用對角斜拉索剛化結(jié)構(gòu)的必要程度。通過對影響雙層機構(gòu)固有頻率的因素進行靈敏度分析，得出了改善天線機構(gòu)振動頻率的有效措施。
　　結(jié)合前面的分析結(jié)論，對內(nèi)外層環(huán)形桁架機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，并對雙層可展開環(huán)形桁架的驅(qū)動與同步機構(gòu)進行詳細設(shè)計，實現(xiàn)了雙層環(huán)形桁架重復(fù)展開與收攏功能。研制了含彈性鉸鏈口徑