大型抛物面天线结构模块化方法及展开运动学分析

摘要

为实现大增益电磁波信号传递,大型抛物面天线需求越来越迫切.受限于火箭运载、包络等因素,目前一次展开抛物面天线难以突破30m口径,因此开展可在轨组装空间大型抛物面天线模块化划分方法及模块设计方法研究,通过模块化设计,将抛物面结构划分为结构一致的可展开模块,在地面将多个模块装配成模块组,发射入轨后模块组之间经过展开、组装,得到大型抛物面结构具有重要意义.开展抛物面结构的模块化设计方法研究,模块化设计方法以六边形为模块基本构型,将模块节点分布问题简化为在光滑曲面上由已知两点求等距离点的数学模型,通过递推关系确定模块节点空间位置;针对包含平行四边形、非平行四边形基本单元的两种可展开模块,开展运动学分析,利用基本单元的几何特性定性分析了单模块收拢、多模块联动收拢的运动特点.研究结果表明,节点空间位置是天线焦距、口径、模块大小的函数,焦径比是影响模块几何构型的主要因素;为保证模块组具有收拢展开的自由度,非平行四边形基本单元之间需要转动副连接接口,平行四边形基本单元仅需刚性连接.