大型索网反射面天线在轨振动与电性能分析

摘要

在航天领域，对于星载天线的研究可谓是日新月异。随着卫星技术的发展，对于星载天线的需求也渐渐朝着轻重量、大口径、高频段、高精度等方面发展，而这种发展趋势也使得传统的天线机电热分离分析设计思想已不再适用。基于以上背景，本文以某星载大型可展开索网反射面天线为切入点，对其进行机电热的综合分析与集成优化，具体工作内容如下：
　　（1）针对天线与中心刚体之间的多体动力学刚柔耦合问题，本文首先根据模型分析参数建立卫星-天线-太阳翼的星体系统模型，然后对建立的多体动力学模型系统进行模态分析和瞬态动力学响应分析，从频域和时域上分析其振动特性，并分析了天线网面的RMS（形面精度）随时间变化规律；
　　（2）针对天线在轨运行时存在的热致变形及热致振动的问题，首先计算模拟卫星在轨运行时的太空环境，以实现天线在轨时的热分析。然后基于热分析、弹性变形和振动理论研究天线在太空热载荷条件下的热变形及热致振动，探究太空热环境对天线机械性能的影响，即机-热耦合原理，最后分析了太空环境下卫星在进出地球阴影区时天线的电性能变化；
　　（3）针对天线机械振动对其电性能影响机理的问题，本文推导了电性能与天线振动性能的关系，探索了两者的映射关系，通过算例进行了验证。最后基于以上的理论和仿真对大型索网反射面天线进行了机电热的集成优化设计，用算例证明了该设计方法的有效性。

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2相关领域的研究与发展现状

1.3本文研究的主要内容

第二章 含索网反射面天线的整星系统建模及动力学分析

2.1引言

2.2周边桁架、伸展臂和太阳翼帆板的设计建模

2.3天线索网反射面的有限元设计建模

2.4整星系统的有限元模型

2.5整星系统和天线的模态分析

2.6整星系统的动力学响应分析

2.7本章小结

第三章 卫星进出阴影区时天线的机电热综合分析

3.1引言

3.2整星系统进出阴影区时的热分析

3.3整星系统进出阴影区时的热变形分析

3.4整星系统进出阴影区时的热致振动分析

3.5天线进出阴影区时的电性能分析

3.6本章小结

第四章 天线电性能和振动关系探究与机电热集成优化设计

4.1引言

4.2反射面天线的电性能近似计算方法

4.3天线振动与电性能关系推导

4.4基于机电热集成优化的索网反射面天线形面优化设计

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

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