空间可展开天线的结构分析与地面实验仿真

摘要

本文对环肋可展开天线的收拢态和展开态进行了模态分析,重点分析了环杆和肋杆的截面积变化对天线结构基频的影响。分析结果表明在展开态下结构基频随环杆截面积的增大而降低、随肋杆截面积的增大而升高；在收拢态下结构基频随环杆截面积的增加先增加而降低、结构基频随除靠近中心圆筒的第一根肋杆的截面积增大而升高。基于该结论,建立了展开天线的优化模型,该模型以天线总重量为目标函数,以环杆和不同位置的肋杆截面积为设计变量,以展开态和收拢态的结构基频为约束。优化结果与之前对环和肋的截面积变化对结构基频影响的分析结果吻合,这表明分析手段的正确性和优化结果的合理性,对环肋可展开天线的研制具有指导性的意义。
　　 设计了具有重力补偿能力的吊装系统,并对10m和20m口径的两种天线模型给出了吊装系统下的展开精度实验的仿真。根据仿真结果,建立了10m和20m口径的展开天线在吊装系统下的优化模型,该模型以吊装系统的的几何组成参数为设计变量,以天线展开精度和节点最小变形为目标函数。优化结果为两种口径的天线吊装展开精度都得到了提高,采用12个卸载点的20m口径的天线吊装展开精度高于采用6个卸载点10m口径的展开天线吊装展开精度。优化结果表明环肋展开天线的地面展开精度在本吊装系统下能达到预期的精度指标,同时吊装展开精度可以通过更多的卸载点得到提高。这种简便、高机动性的吊装系统对大口径高柔性的展开天线的地面应用具有一定的工程指导意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 星载可展开天线的主要形式

1.2.1 固面展开天线

1.2.2 充气硬化展开天线

1.2.3 网状可展开天线

1.2.4 柔性自回弹天线

1.3 星载可展开天线的国内外研究现状

1.3.1 国外星载可展开天线的研究现状

1.3.2 国内可展开天线的研究现状

1.3.3 国内外研究现状的比较

1.4 本文的主要工作

第二章 环肋可展开天线的模态分析

2.1 引言

2.2 有限元方法及ANSYS简介

2.3 天线的结构特点

2.4 环肋可展开天线的模态分析

2.4.1 天线模型的材料选择

2.4.2 天线的展开态模态分析

2.4.3 天线的收拢态模态分析

2.5 本章小结

第三章 环肋可展开天线的两态结构优化

3.1 引言

3.2 天线各组件对天线基频的影响

3.2.1 展开态中各组件对天线整体性能的影响

3.2.2 收拢态的展开天线各组件对结构特性的影响

3.3 基于基频约束的展开天线两态优化

3.3.1 优化工具iSIGHT简介

3.3.2 优化模型的确立

3.4 本章小结

第四章 可展开天线的地面实验装置设计及仿真分析

4.1 引言

4.2 重力补偿方法介绍

4.3 展开天线吊索悬挂方案分析

4.3.1 吊装位置分析

4.3.2 不同吊装方式仿真

4.3.3 吊装仿真的结果与分析

4.4 地面展开实验的方案设计

4.4.1 六棱柱框架的吊装方案一

4.4.2 升降杆支撑的吊装方案二

4.4.3 方案一与方案二的比较

4.5 本章小结

第五章 可展开天线吊装系统的参数设计及优化

5.1 引言

5.2 10m环肋可展天线吊装参数设计及优化

5.2.1 10m环肋可展天线的吊装参数设计

5.2.2 10m环肋可展天线的吊装仿真分析

5.2.3 对天线展开精度影响的不同吊装参数分析

5.2.4 10m环肋可展天线吊装参数优化设计与结果分析

5.3 20m环肋可展开天线的吊装参数及优化

5.3.1 20m环肋可展天线的吊装参数设计

5.3.2 20m环肋可展天线的吊装仿真分析

5.3.3 20m口径的展开天线吊装系统的优化设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文的主要工作

6.2 存在的问题及后续工作

6.3 未来展望

致谢

参考文献