徑射狀空間可展天線的多體動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、隨著我國(guó)移動(dòng)通訊、大地觀測(cè)和太空探測(cè)等航天技術(shù)的發(fā)展，迫切需要研發(fā)大口徑空間天線?？烧弓h(huán)狀桁架天線是目前應(yīng)用較多的一種大型空間天線，但在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其存在固有頻率低、驅(qū)動(dòng)力矩大、鉸鏈間隙大、展開(kāi)精度低、可靠性差等缺點(diǎn)。所以開(kāi)展新型空間可展天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析的研究是一項(xiàng)十分重要和必要的工作。 本文在綜合分析現(xiàn)有可展桁架天線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用創(chuàng)新技法，從原理上創(chuàng)建了一種新的空間可展天線結(jié)構(gòu)——徑射狀可展天線；采取差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)

2、與剪刀形展開(kāi)機(jī)構(gòu)相結(jié)合，提出了一種可供徑射狀可展天線使用的新型展開(kāi)機(jī)構(gòu)。針對(duì)徑射狀空間可展開(kāi)天線循環(huán)對(duì)稱的特點(diǎn)，以其單支展開(kāi)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，基于多剛體動(dòng)力學(xué)理論，采用牛頓一歐拉法建立了其展開(kāi)機(jī)構(gòu)的剛體動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)求解動(dòng)力學(xué)微分方程，對(duì)展開(kāi)過(guò)程中剛體運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。在剛體動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，采用多柔體動(dòng)力學(xué)理論，將有限元技術(shù)、子結(jié)構(gòu)原理和拉格朗日方程結(jié)合，推導(dǎo)了大范圍剛體運(yùn)動(dòng)情況下，柔體之間的耦合質(zhì)量陣、耦合剛度陣和廣義力陣，

3、建立了展開(kāi)機(jī)構(gòu)的多柔體動(dòng)力學(xué)方程。采用數(shù)值方法在MATLAB平臺(tái)上進(jìn)行了多柔體動(dòng)力學(xué)分析。針對(duì)天線的工作狀態(tài)，采用ANSYS軟件對(duì)天線反射器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析，獲得了天線反射器的固有頻率與固有振型，并研究了結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)、沖擊響應(yīng)和隨機(jī)響應(yīng)特性。 數(shù)值計(jì)算及仿真結(jié)果表明：差動(dòng)螺旋相結(jié)合的剪刀形伸展機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、展開(kāi)可靠性高、各單元嚴(yán)格同步展開(kāi)、展開(kāi)過(guò)程可控、展開(kāi)到位時(shí)沖擊小等特點(diǎn)；多柔體動(dòng)力學(xué)模型較多剛體模型更好地反映了展開(kāi)