星载固面可展开抛物面结构的设计与分析

摘要

小卫星具有研制周期短、成本低、体积小、质量小、易于发射等特点。因此一经问世，各国高度重视在该领域的发展，小卫星也成为了当代世界范围内卫星技术的新趋势。为了拓展小卫星的应用领域，同时考虑到固面天线型面精度高，增益大，天线性能好的优势，需要设计一种能够安装在小卫星上的固面可展抛物面天线结构，使其在发射阶段占用空间少，在使用时又具有较大空间。
　　论文首先设计了一种扭簧驱动的固面可展开抛物面，并详细阐述了该可展结构的整体设计、结构展开驱动方式设计、部件设计以及连接装置设计，详细讨论了模型各几何设计参数对于可展结构收纳效果的影响，并利用金属加工和3D打印技术制作了原理样机。
　　随后介绍了拉索替代分析法，并利用该方法对完全展开状态的模型进行了模态分析，并比较了有无连接装置时的仿真结果，分析了连接装置对整体刚度的影响。
　　最后，详细介绍利用ADAMS软件对该固面可展开抛物面结构的展开过程进行分析，并和地面试验结构进行了对比，然后分析了可展结构在失重情况下，与卫星连成整体后的展开过程，并给出了关键参考点动力学参数，有助于优化设计。最后通过设置失效节点，验证了可展结构的可靠性。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 小卫星技术及其研究现状

1．2 可展开结构

1．2．1 固面可展开结构

1．2．2 弹性体驱动可展开结构

1．3 本文主要工作

第2章 可展开结构的设计

2．1 结构设计

2．1．1 整体设计

2．1．2 展开驱动方式设计

2．1．3 部件设计

2．1．4 连接装置设计

2．2 几何参数研究

2．2．1 结构几何建模

2．2．2 各几何参数对收纳比的影响

2．3 模型制作

2．4 本章小结

第3章 展开状态模态分析

3．1 引言

3．2 模态分析的一般过程

3．3 拉索替代分析法[50]

3．4 展开结构模态分析

3．4．1 叶片间无连接装置时ANSYS建模

3．4．2 叶片间有连接装置时ANSYS建模

3．5 本章小结

第4章 展开过程分析

4．1 引言

4．2 ADAMS动力学分析的基本理论

4．3 叶片间无连接装置时的展开模拟及实验

4．3．1 展开模型仿真建模

4．3．2 模拟结果

4．3．3 模型实验

4．4 叶片间有连接装置时的展开模拟及实验

4．4．1 展开模型仿真建模

4．4．2 模拟结果

4．4．3 模型实验

4．5 扭簧及拉卷弹簧对展开时间的影响

4．6 基于ADAMS的展开失效分析

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文研究成果

5．2 进一步的研究工作

参考文献

个人简介