大型椭圆环形可展开天线展开过程动力学数值仿真

摘要

大型椭圆环形桁架式天线以其在偏馈型高精度网状天线应用上独特优势,吸引众多学者关注.大型椭圆环形天线展开过程复杂,在轨展开有一定风险,而天线在轨能否成功展开是决定卫星任务成败的关键.为了提高展开可靠性和部件受载安全性,必须借助仿真手段全面识别天线展开动力学特性,获取展开过程部件受载特性.大型椭圆环形天线属于典型柔性多体系统,采用几何精确梁实现对变形较大横杆、纵杆建模,并基于一维移动介质动力学理论对柔性绳索建模,结合对变形极小的铰链、斜杆等部件做刚性假设,实现其展开过程动力学建模及仿真.在此基础上,对天线展开不同步性现象及原因进行分析,得到部件柔性及绳子经铰链摩擦损耗是其重要内因;此外,从能量角度对展开进行分析,得到摩擦损耗及网面张力是影响驱动绳受力及杆件受力最重要因素.最后,为提高展开可靠度,给出了设计优化建议.