用于网状展开天线的一种新型反射网面成形与保持方式

简要分析了辅助牵引面式、辅助肋式、张力索网式网面成形与保持方式的特点及适用范围,重点介绍和分析了一种称作“辅助枝肋”的网面成形与保持方式,该方式在网面调整和形面保持方面具有一定的优点。经“九五”期间研制的4.2米展开天线原理样机的试验证明,该方式面精度调整较容易,可以用于面精度要求较高的网状可展开天线。文中结合原理样机反射网面的研制过程,给出了该方式的有关分析计算公式,介绍了网面调整方法和应用效果。

大型网状可展开天线的动力学与控制研究进展

随着卫星移动通信技术的迅猛发展,为了提高卫星天线增益,普遍采用大型网状可展开抛物面天线。由于该类天线具有质量惯量大、展开过程耗时长、低刚度等特点,其展开过程和在轨正常工作期间,对卫星的动力学和姿态控制有较大影响。文章首先对大型网状可展开天线的特点及其对卫星动力学与控制的影响进行介绍,然后对大型网状可展开天线带来的动力学与控制相关问题进展进行了综述,包括:大型网状可展开天线展开状态动力学建模、展开状态试验验证、展开过程动力学建模、展开过程姿态控制及在轨天线指向控制等。最后对采用大型网状可展开天线的动力学与控制研究方向进一步需深入开展的工作提出了建议。

考虑枕效应的网状可展开天线电性能预测

提出了一种预测网状可展开天线电性能的数值计算方法.针对网状可展开天线采用三角形拼合的这一特点,首先从结构力学出发确定天线枕效应变形,然后采用巴斯卡图插值进行面片网格划分,给出了网格划分准则,其次通过最佳吻合抛物面确定最优馈源的位置和指向,最后考虑丝网的电磁漏射对网状天线进行电性能预测.通过仿真算例验证了该方法的可行性和有效性.

星载大型可展开网状天线形面精度测量方法研究

形面精度是评价大型星载天线性能的关键指标之一。介绍了基于三维坐标测量的大型可展开网状天线形面精度的测量与计算方法;设计了对比试验,分别利用经纬仪测量系统、摄影测量系统、激光扫描仪,测量了某型号大型可展开网状天线模型的形面精度;对比了三种测量方法的优缺点,其结论对同类型星载大型可展开网状天线产品形面精度的评价有着指导意义。

网状可展开天线经编金属丝网的力学性能分析

经编金属丝网是研制金属网状可展开天线的关键材料,其力学性能直接影响天线的力学和电性能,为了研究经编金属丝网的力学特性,基于线圈的几何模型,建立了网眼式经编金属丝网的三维几何模型,并采用有限元法实现了含接触问题的金属丝网静力学分析.首先,根据线圈的三维几何经验模型定义线圈形状的型值点,利用非均匀有理B样条曲线拟合得到线圈的几何模型和丝网的最小重复结构,从而得到丝网的几何模型;其次,基于增广拉格朗日乘子法,将黏结接触状态的约束方程引入丝网的势能泛函中,建立了考虑接触问题的增量有限元求解方程,进而实现了丝网的力学性能分析;最后,通过对比丝网双向拉伸仿真与实验的数据,证明了该力学分析方法的有效性.

误差链对星载网状可展开天线电性能影响分析

针对星载网状可展开天线因展开臂、展开关节等产生的误差链和地面电性能不可测试等问题,开展误差链对天线电性能的影响分析。引入位置姿态转换矩阵建立误差链传递模型,将此误差模型引入到天线辐射场分析模型,并建立各误差环节对天线电性能的机电耦合模型,通过数值方法得到固定误差和不定误差与天线平均功率方向图的关系,以及角度误差与天线最大增益之间的定量关系。分析结果表明:角度误差对误差链有明显的放大作用,相比于位置误差对电性能的影响较大,角度误差与最大增益有均匀或突变等不同程度的单调递减关系,因此在天线设计与安装中应着重关注和调整各安装位置的角度误差。

索穹顶网状可展开天线创新设计

随着人类进入大宇航时代,对空间天线提出了大口径、轻质量与高收纳比的要求。针对大口径AstroMesh网状天线收拢高度难以满足火箭整流罩尺寸要求的问题,提出了一种索穹顶网状可展开天线创新设计方案。通过引入由受压杆、环索与斜索组成的索穹顶结构,实现天线下索网分环设计,缩短了与下索网相连的桁架竖杆长度,从而降低了天线整体收拢高度。通过16 m与100 m两种典型口径天线设计参数对比,结果显示该创新方案不仅破解了AstroMesh网状天线收拢高度高的问题,而且具有低面密度、结构简单的优点。设计并制作了1 m口径索穹顶网状可展开天线原理样机,开展了面形精度与展开过程测试实验,验证了设计方案的有效性。所提创新设计方案为未来百米口径网状可展开天线结构设计提供了新思路。

星载大型反射面天线的刚–柔–姿控一体化在轨振动分析方法

随着大型可展开环形天线在航天器上的应用,口径越来越大,指标更加严格,卫星姿控、轨控、太阳翼驱动等导致的机械运动必然会引起大型反射面天线的振动,从而造成电性能降低,影响任务完成质量。提供了一种获取大型环形天线在轨振动影响的刚–柔–姿控一体化分析方法,建立了集扰动源、整星刚柔耦合动力学模型、姿态控制系统、天线振动影响分析的一体化仿真分析模型,实现了在典型扰动模式下的环形天线的振动响应计算、环形天线整体指向和变形计算。分析结果为天线在轨振动影响分析、性能指标预示、振动传递机理及抑制措施提供支持。

绳索-金属丝网组合结构力热匹配设计

网状可展开天线反射面是由柔性绳索与金属丝网缝制而成的.由于不同材料力热差异引起金属丝网与纤维绳索变形不协调,影响了绳索金属丝网组合结构的预应力分布与形面精度,降低了反射面的电性能.为此,有必要研究绳索金属丝网组合结构的力热匹配设计问题.文中采用只承受张力的两节点杆模拟绳索,利用膜模拟金属丝网结构,建立了绳索金属丝网组合结构力学模型,分析了绳索金属丝网组合结构热变形影响规律,对绳索截面参数进行了匹配设计.以环形桁架网状可展开天线为例,仿真结果表明,采用文中的力热匹配设计方法,在温变环境下反射面的热稳定性得到很大的改善,形面精度提高了92%.