网状可展开天线的初始形态设计研究

摘要

网状可展开天线具有大口径、高精度、轻质量等特点,在航天领域得到广泛应用,是空间可展开天线的主要结构形式之一。网状可展开天线从结构上划分,属于典型的索膜梁组合结构。本文对网状可展开天线索膜梁组合结构的初始形态设计问题进行系统而深入的研究,具体工作如下:
　　1.研究索网反射面纯索膜结构的初始形态设计方法。先基于反射薄膜的等应力假设,建立了膜结构的力密度平衡方程,进而导出了索膜结构的力密度平衡方程;在此基础上,提出了一种索网反射面索网等张力、薄膜等应力的初始形态设计方法;最后将方法分别应用于旋转和偏置抛物反射面天线,均取得了满意结果。
　　2.针对索梁组合结构,提出了一种新的初始形态设计方法:通过优化索网放样长度来提高索网反射面的形面精度与索网张力均匀性。建立了以索放样长度为设计变量、反射面精度为目标、强度为约束的优化模型,为了避免索网松弛问题,特引入索网应变约束。该优化模型具有高度非线性,为方便求解,将其转化为一序列二次规划问题,通过几个索梁组合结构算例验证了方法的有效性。
　　3.完善了综合平台中的“形态设计”模块,包括网状可展开天线参数化有限元模型的建立及网状天线初始形态设计,详细介绍了平台的界面、功能,并通过算例验证了平台功能。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 空间可展开天线的研究现状

1.3 网状可展开天线初始形态设计的研究现状

1.4 网状可展开天线初始形态设计中存在的问题

1.5 本文的主要工作

第二章 网状天线索网反射面的初始形态设计

2.1 引言

2.2 网状天线抛物面生成方法

2.3 索膜组合结构的平衡方程

2.4 索网反射面索膜结构等张(应)力形态设计方法

2.5 算例

2.6 本章小结

第三章 索梁组合结构初始形态设计

3.1 引言

3.2 索梁组合结构初始形态设计优化模型

3.3 优化模型的求解与收敛性

3.4 网状可展开天线的初始形态设计优化模型

3.5 方法的步骤与流程图

3.6 算例

3.7 本章小结

第四章 网状可展开天线形态分析软件

4.1 引言

4.2 软件的模块功能与设计方案

4.3 网状可展开天线形态分析软件的界面及算例

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

研究成果

附录 A 常用的初始形态设计方法简介