大口径模块化空间可展天线支承结构撞击动力响应研究

空间可展天线在轨运行时可能会受到空间碎片的高速撞击,为研究天线支承结构受高速撞击时的动力响应特性,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了大口径模块化空间可展天线支承结构撞击动力模型。基于已有网壳结构的高速撞击试验,验证撞击模型的有效性。经与显式动力模型计算结果对比验证,提出了一种有效的撞击动力分析等效模型,分析了不同撞击位置和不同撞击速度参数对天线支承结构的撞击动态响应、破坏模式及关键杆件和整体结构变形性能的影响。结果表明:撞击点越靠近结构形心,撞击影响区域越大;高速撞击时破坏模式均为撞击区域小局部凹陷或击穿,结构整体稳定性较好;天线结构的最大变形通常发生在撞击点处,最不利撞击点为离约束最远端结构边缘,应对该处采取安全防护措施;随着撞击速度由高速增至超高速,撞击点处结构整体变形增大,但撞击响应区域呈先增大后减小趋势;撞击速度20 km/s时被撞击杆件快速发生冲剪破坏,整体结构变形区域最小。

空间可展天线索网反射面形面偏差分析

在航天领域,索网结构主要是用于支撑空间可展天线反射面以使其形成需要的曲面形状。索网结构直接影响着天线的工作性能,因此对其进行分析研究非常必要。为此,首先对空间可展天线上常用的四种索网结构(无环辐射状索网,有环辐射状索网,准地测索网,三向索网)的组成进行叙述,而后通过对单根索的受力变形关系分析,建立整个索网结构的受力与变形间的关系式;其次,利用力密度法建立索网结构的节点位置与索内力关系式,并利用优化方法获得各索段的内力;最后,根据索内力获得节点的位移,进一步求得各索网结构的形面偏差。通过形面偏差的计算结果表明:三向索网的形面偏差最小,其工作性能最好。

模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量与分析

为研究金属网面式可展天线支撑桁架对反射器表面形面精度的影响,开展模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量试验及分析研究,根据支撑桁架的结构特点,基于机器人学基本理论,建立关键节点空间数学模型,设计悬吊随动式微重力展开试验装置,采用数字近景摄影测量原理,对支撑桁架的展开精度进行测量试验,并从支撑桁架的形面精度、重复展开精度和关键节点误差等3个方面进行分析。试验结果表明:支撑桁架上关键节点的均方根误差(RMSE)值较小,由关键节点构成的曲面其形面精度较高;支撑桁架在多次重复展开试验中,关键节点中最大误差小于1 mm,结构展开的一致性较好;完全展开后,关键节点的实测值与理论值接近,支撑桁架的制造及安装精度较高。提出的测量和分析方法为其他类型金属网面式可展天线支撑桁架展开精度的研究提供了借鉴和参考。

空间充气可展抛物面天线反射面设计与精度分析

空间充气可展抛物面天线由于其显著的优点正得到日益广泛的研发关注.该文提出了基于理想抛物面逆向分瓣裁切粘合成形的反射面设计法,分析了引入形面误差的因素,给出了形面误差参数定义,研究了反射面分瓣数、裁切逼近方式和数值网格划分等对形面误差的影响.分析了微重力、放置方式对形面精度的影响.论文所研究的内容对空间充气可展天线设计研究具有参考价值.

空间充气可展薄膜天线热-结构耦合分析

介绍了热-结构耦合分析原理,并建立了空间充气可展薄膜天线的分析模型。给出热荷载和基本假定,计算了出其在低地轨道(LEO)下运行2个周期的温度场及时间温度曲线。并以此为基础进行了空间充气可展薄膜天线的热应力和热变形分析。空间充气可展薄膜天线的最高温度56.5℃,最低温度-92.8℃,同一时刻最大温差达93.10℃,最大Von Mises应力为931 511 Pa,最大Y向变形为9.666 mm,最大Y向变形RMS值为1.792 mm。对空间充气可展薄膜天线研制具有参考价值。

碳纤维薄壁杆件空间热辐射分析

碳纤维复合材料以其高强轻质等显著特点广泛应用于航天器的结构设计,以空间可展天线框架结构中的碳纤维复合材料薄壁杆件为研究对象,对其空间热辐射环境下的温度场和热变形进行数值模拟;采用分层实体单元和层合板壳单元两种模型进行计算,比较了两种尺度下的温度场和热变形结果,验证了采用层合板整体正交异性热参数和等效壳单元进行计算的适用性,进而可以为整体结构和复杂杆件的计算提供依据;同时也表明:薄壁构件的在轨温度场下的热变形水平满足空间可展天线的形面精度要求。