基于Twin-Bennett机构固面可展开天线的优化设计

为了解决Twin-Bennett(TB)机构控制固面可展开天线展开过程的干涉问题从而提高收拢能力,对传统太阳花式天线分割方案进行了改进。通过指数积公式建立了该固面可展开天线设计参数与收拢率之间的数学模型,并以收拢率为目标函数对盘面分割方案进行了优化分析,通过多初值点序列二次规划算法得到了最优设计参数。针对收拢的同步性问题进行了伞状同步展开机构的设计,该同步机构能将直线运动转化为固面可展开天线的展开运动,同时能保证整体固面可展开天线的单自由度和同步性。最后进行了软件仿真和实物模型的制作。整体设计可提高传统太阳花式固面可展开天线的收拢能力,将收拢率从44%降低至37%,同时保证了驱动机构的简易性。仿真分析和3D打印模型结果证明了该方法的可行性和合理性。

可展开固体反射面天线折展机构设计及分析

针对传统固面可展开天线中旁瓣绕双转轴独立折展造成的系统同步性差及可靠性低的问题,设计并分析了一种单自由度折展方案。首先提出了基于粒子群算法的收拢态位姿确定算法,结合等效轴角定理给出了单自由度旋转展开的参数确定方案;以相邻旁瓣运动轨迹为基础,结合变密度拓扑优化方法给出了反射器背架设计方案,分析结果表明本文所设计背架可使反射器热变形降低62.5%,基频提高了4倍,充分证明了背架设计的有效性。以一款10 m口径固面可展开天线为对象进行了折展机构设计,并分析了折展过程中运动学、动力学参数变化规律。基于螺旋理论对折展机构进行分析,得出了多种消极运动副引入方案,并最终选取RSPRR进行机构非过约束设计。分析结果表明,本文所述的固面可展开天线可以完成收拢态与展开态之间的切换,收纳率达到了0.384,折展过程平稳可靠,验证了该设计方案的可行性。同时,相关研究方法及结论可以为固面可展开天线的设计提供技术参考。