一种星载机械扫描数传天线的抗力学设计

在卫星发射过程中星载天线要经受复杂的动力学环境。针对某光学卫星由于对地板相机尺寸大导致数传天线安装空间不足及视场遮挡的问题,提出了一种新的对地数传天线结构设计方案。通过动力学仿真对天线结构的刚度和动强度进行了分析及优化。对优化后的天线结构进行了动力学环境试验。试验结果表明,天线结构满足刚度和强度抗力学指标要求,天线能够适应卫星发射对天线动力学载荷的要求。

光学航天器中继天线微振动测试与分析

以光学设备为主要载荷的航天器对于微振动极为敏感,因此需要对其上面安装的中继天线微振动特性进行评估。文章从中继天线微振动激励来源和传递特性出发,介绍了天线驱动电机、驱动单元、机构三个层级的微振动测试情况。通过对步进电机及直流力矩电机的微振动测试,确定了中继天线微振动激励应该选取的电机类型;通过对驱动单元的微振动测试,获取了驱动单元对于微振动的传递情况;通过对机构的微振动测试,获得了机构安装处微振动与机构结构特性的关系。由于中继天线反射器是二维转动的,在实际工程中无法对天线转动部分进行充分重力卸载,也就无法直接对天线根部安装处的微振动进行测试。文章通过仿真分析和部组件试验数据相结合的方式来获得中继天线整机状态根部安装处的微振动特性,结果表明中继天线在0~300 Hz范围内扰振力小于0.06 N,扰振力矩小于0.05 N·m。

卫星姿轨控制对大型柔性索网天线在轨指向影响分析

文章针对星载天线大尺寸、大柔性,引起卫星姿轨控时卫星本体姿态运动与柔性天线自身弹性变形相互耦合,进而导致天线指向精度下降的问题,提出了一种计算卫星姿轨控制引起的大型柔性天线在轨波束指向偏差的计算方法。首先,结合有限元法和混合坐标法,通过理论推导,建立了卫星与大型柔性索网天线刚柔耦合动力学模型;然后,以某在轨成像卫星东西位保为例,通过有限元法对该柔性索网天线进行模态分析,得到描述天线弹性振动的模态矩阵与质量矩阵,结合天线的模态矩阵、质量矩阵及天线与卫星本体的坐标转换关系,得到天线振动相对于星本体坐标系的平动耦合系数与转动耦合系数,再与星本体的刚体运动参数组合起来,求解卫星天线刚柔耦合动力学模型,即可得到天线实际振动位移。最后,根据天线实际振动位移进行天线型面拟合,并选取其最差型面进行了天线电波束指向仿真。仿真结果表明,天线方位向的波束指向偏差最大为0.0576°,可为天线在轨指向设计提供依据。该算法同样适用于卫星其他姿轨控制工况。

星载大型高精度馈源阵抗热变形优化设计

为保证多波束天线在温度大范围变化条件下的指向性能,提出一种高热匹配性大型馈源阵设计方法。首先采用辐射状条形接口实现馈源相位中心自适应拟合,解决了以往热匹配设计时相位中心无法固定的问题;然后通过预设力弹簧来解决游离间隙配合引起的力学环境微损伤和指向变化问题;最后采用遗传算法对各条形接口的分布位置进行优化。利用该方法对某多波束天线馈源阵进行优化设计后的测试结果表明,馈源阵热变形对天线指向精度的影响最大值仅为0.020 3°,满足波束指向偏差不大于0.025°的要求。

星载重叠天线锁紧座滑移故障分析

锁紧座在使用过程中常常会因振动发生接触面滑移故障,导致锁紧座锁紧状态失效。针对此问题,提出了一套锁紧座接触面力学状态的试验分析方法;首先设计加工了重叠天线试验模型并进行振动试验,得到频响曲线和动态应变曲线;然后在锁紧座接触面引入弹簧组等效模型,建立了重叠天线整体有限元模型,并根据试验结果对有限元模型进行了修正。对比分析了锁紧座发生滑移故障前后的接触力状态,评估了滑移故障对于锁紧座性能的影响。