環(huán)形天線索網(wǎng)找形及動力學(xué)分析.pdf

1、人造衛(wèi)星是國家航天技術(shù)的核心部分,是滿足移動通信、電子偵察、深空探測的關(guān)鍵設(shè)備。反射面是衛(wèi)星信號重要的收發(fā)裝置,其形面精度和動態(tài)性能直接影響信號傳輸質(zhì)量。金屬反射面由柔性索網(wǎng)固定,根據(jù)柔性索網(wǎng)的成形狀態(tài)決定其展開狀態(tài)下的最終形面。因此,柔性索網(wǎng)需要具有良好的成形精度來保證金屬反射網(wǎng)的形面精度。同時在軌狀態(tài)下環(huán)形天線作為一個大尺寸的柔性附件,天線結(jié)構(gòu)自身的固有特性以及空間環(huán)境的不穩(wěn)定性將直接影響星體的振動特性,使得衛(wèi)星與柔性附件間產(chǎn)生不良

2、的耦合振動,影響整個衛(wèi)星系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定性和天線反射面的電性能,因此有必要對環(huán)形天線展開狀態(tài)下的振動性能進(jìn)行研究。
　　環(huán)形天線的振動特性研究過程中,精確建模至關(guān)重要,鉸鏈的剛度特性以及索網(wǎng)的張力配置均是建模過程中需要考慮的問題。天線鉸鏈作為環(huán)形天線重要的連接部件,其物理特性對天線性能有重要影響。天線鉸鏈內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對鉸鏈精細(xì)建模會加大分析計算難度,而采用鉸鏈的等效剛度模型對于環(huán)形天線模型的建立具有重要意義。環(huán)形天線在軌工作過

3、程中,天線處于展開穩(wěn)定狀態(tài),此時,柔性索網(wǎng)在環(huán)形桁架的支撐下處于張力張緊狀態(tài),針對環(huán)形天線固有特性的研究必須要考慮索網(wǎng)張力的影響。
　　本文詳細(xì)考慮環(huán)形天線鉸鏈和索網(wǎng)對環(huán)形天線動態(tài)特性的影響,將鉸鏈的等效剛度模型以及優(yōu)化后的柔性索網(wǎng)張力值計入環(huán)形天線的有限元模型中,對環(huán)形天線的固有頻率及動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析。本文主要包括以下工作和研究成果:
　　1.根據(jù)鉸鏈結(jié)構(gòu)特性,通過專用夾具進(jìn)行剛度試驗,對試驗測得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,得到鉸鏈

4、各個方向上的剛度值,從而為環(huán)形天線的精確模型建立提供真實的鉸鏈剛度數(shù)據(jù)。
　　2.分析求解一組合適的索段張力值,滿足環(huán)形天線展開鎖定狀態(tài)下形面精度和拉力均勻性的要求。首先采用有限元建模的方法,運用Isight作為優(yōu)化工具,對展開成形后索網(wǎng)平衡態(tài)進(jìn)行張力的優(yōu)化分析。然后提出一種新的找形思路,從初始形面出發(fā),通過縱向索段張力的作用牽引成理想形面,分析求解一組合適的初始形面坐標(biāo)值以及張力值。
　　3.結(jié)合剛度系數(shù)和張力配置,建立精