天线反射面的空间热变形型面精度分析

以某抛物柱面天线为对象,对其在空间热环境下的型面精度误差与热变形进行仿真计算分析。首先采用公差分析法对影响天线型面精度的误差源进行了分析,分析了天线设计装配和在轨运行的各个环节,找出了影响天线型面误差的因素;然后根据天线精度要求,利用方和根法对各因素公差进行指标分配,给出了最佳拟合抛物面和型面精度误差RMS的计算方法。通过有限元分析软件预测了天线在典型工况下的热变形情况,最终仿真结果显示了天线在轨运行的形变大小和随温度变形趋势,根据仿真结果计算天线型面精度,验证其符合精度要求。

13.2 m天线日照温度变形主面精度测量研究

13.2 m反射面天线有口径大、面形精度要求高的特点,并长期经受四季、昼夜温差带来的主反射面形变。针对主反射面承受夏季高温日晒,产生的结构变形,提出了一种主面精度日照变形测量分析方法,利用工业数字摄影测量技术,对主反射面精度进行测量。结果表明,主面最佳拟合精度受温度影响较小,固定坐标系拟合精度受温度影响较大。由于重力变形和高温影响,在俯仰70°工况时,12时和14时主面最佳拟合精度超出了0.3 mm指标,相关试验结果可为同类大口径反射面天线主面精度日照温度变形分析提供参考依据。

5.5m车载测控雷达天线自动收展的实现与面精度仿真

为了改善车载测控雷达天线的机动性,提高作战效率,满足装车运输规范及降低劳动强度,文中对测控天线反射体进行合理分块,在面板之间设计折叠机构,布置展开到位高精度定位机构。反射体左右面板旋转180°,左右面板中的两侧边块旋转30°,然后整个面板翻转55°;前后面板旋转33°,副面旋转158°,多次折叠后满足铁路和公路运输要求。同时采用力学仿真与优化以确保反射面面精度,面精度均方根值优于0.8 mm。改变了深反射面车载测控雷达天线仅可通过拆装实现转场的现状,实现了天线的自动收展。

绳索长度误差对索网天线网面精度影响的分析方法

为分析绳索长度制造误差对索网天线网面精度的影响,提出了一种整体坐标迭代算法.该算法模拟了索网结构的自由节点在考虑绳索随机长度误差后向其他平衡状态运动的过程.分别使用该算法和有限元法分析了一个环形桁架天线计算模型,并将这两种算法的计算结果做了对比,验证了该算法的正确性、可行性和有效性.使用整体坐标迭代法分析了不同的误差分布、绳索长度公差和绳索预张力对网面精度的影响,并对网面综合误差与绳索长度误差、绳索预张力的关系进行了拟合分析,得到了满足工程需求的拟合关系式.

渐开线斜齿轮整体虚拟滚齿仿真及齿面精度研究

利用专业三维软件CATIA V5的宏程序功能,基于共轭齿面包络加工原理,研究了滚刀加工渐开线斜齿轮的计算机虚拟加工问题,完成了斜齿轮的整体虚拟滚齿切削仿真技术。利用CATIA中的命令提取并结合由虚拟加工得到的众多细小曲面来形成齿轮齿面,实现了精确齿轮整体模型的仿真加工方法,并通过与理论齿面比较,齿面精度误差在1μm以下,验证了该方法的正确性,并对可能影响齿面精度的加工因素进行了探讨。本方法为提供齿轮机床的误差形成原理,以及理论齿面和误差齿面的齿轮有限元分析提供了一个虚拟的三维数据研究平台。

考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工

针对柔性包络铣齿过程中加工效率与加工精度之间的矛盾,提出一种考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法。根据空间包络铣削理论和齿面展成成形过程,建立通用刀具的空间曲面包络成形数学模型,并求解含残高差的包络铣齿刀位点;综合考虑齿面的微分几何特性和精度特性,研究铣齿刀具路径规划与齿面精度特性优化匹配关系,构建了渐开线齿廓展开角度与齿面残高差之间的曲线方程;在通用的四轴加工中心上采用通用立铣刀的包络铣齿加工实例验证了所提方法的正确性。实例分析结果表明,所提方法在保证包络铣齿加工效率的前提下,提高了渐开线圆柱齿轮主啮合区域的加工精度。

船载测控天线面精度测试及调整方法

介绍了船载测控天线面精度的测量原理,进行了误差指标分析,以某船载测控天线主反射面的更换为例,阐述了天线的安装方法和主反射面精度的测量方法,对测量中的难点提出了解决方案,最后进行了面精度测量和数据处理。结果表明,此方法可操作性高,反射面精度测量结果符合指标要求。

碳纤维复合材料卫星天线反射面型面精度稳定性分析

文章简述了卫星天线的组成、制造工艺过程,着重对影响天线反射面型面精度和尺寸稳定性有关内容,从材料特性、铺层分析、成型模具材料和产品质量控制等内容进行了分析。

可展桁架天线形面精度理论分析

针对可展桁架天线杆件多和转动铰多的特点,研究杆件加工公差和转动铰间隙对天线反射面精度和重复展开精度的影响。根据杆件加工公差和转动铰间隙发生的随机性,建立相应的随机数据模型和Monte-Carlo随机有限元模型,计算杆件加工公差和转动铰间隙所引起的天线反射面精度误差。研究表明,间隙所引起的反射面精度误差远大于杆件公差所引起的误差,并且天线重复展开精度差值不宜忽视。

某天线型面精度水下摄影测量试验研究

针对零重力条件下天线型面精度问题,将天线置于盛水容器中,采用近景摄影测量的方法,通过模拟零重力环境,测量得出某天线在该模拟环境下的型面精度数据。文中采用双介质摄影测量共线方程,然后设计相应的测量方案,最后通过试验对水下天线进行测量验证。试验结果表明利用文中提出的水下摄影测量方法所获得的点位精度与空气中测量所获得的精度保持一致。

索网式展开天线网面精度调整的控制方法

针对索网式星载可展开天线调整节点之间强耦合的特点,本文研究了展开天线网面精度调整的方法。首先,基于Lagrange方程建立了网面物理模型,并推导了网面的刚度矩阵。基于刚度矩阵,在仅知道调整索节点位置量的条件下,提出了索网反射面调整的自适应控制方法。仿真结果验证了模型和控制方法的可行性与有效性。

薄壁曲面复合材料层合板成型工艺参数与形面精度影响规律

为了得到高形面精度复合材料层合板适用的成型工艺控制方法,本文针对典型的Φ500 mm直径曲面球冠结构复合材料层合板,设计了6组不同工艺参数的成型对比实验,分析出边缘效应、铺放方式、固化温度等参数对层合板固化变形量的影响规律。研究表明,增加碳纤维模量和降低预浸料单层厚度可提高层合板形面精度;层合板铺放尺寸超过直径的5%可降低边缘效应的影响;自动铺丝技术铺放质量一致性高,手工铺层可以制造出高形面精度的层合板,但相对发生概率低;降低层合板固化温度和降温速率能够有效地提高层合板的形面精度。实验结论对复合材料高精度成型具有一定的指导意义。

0.5m口径缠绕肋可展天线反射面型面精度分析与试验研究

针对高收纳比轻型可展天线的工程需求,提出了一种口径为0.5 m、收纳尺寸为1.5 U(10 cm×10 cm×15 cm)、质量小于0.5 kg的X波段抛物面缠绕肋可展天线结构。抛物反射面由缠绕肋、金属反射网和网面边索3部分组成,其中缠绕肋既是反射面展开的驱动元件,又是金属反射网的固定边界。缠绕肋截面采用C型截面。对C型截面不锈钢肋条的缠绕过程进行近似理论分析以及有限元数值分析,验证了缠绕肋在缠绕过程中处于弹性状态。根据X波段反射面型面精度要求,选定缠绕肋数量为16根,反射面焦径比为0.45。考虑缠绕肋变形及金属反射网均匀张拉,对反射面进行迭代找形分析,利用遗传算法对反射面型面精度进行优化设计,得到缠绕肋形状最优曲线方程。制作2台可展天线试验样机,分别进行了振动台试验前后反射面重复展开型面精度测试,得到反射面RMS值变动范围为0.8~1.0 mm,重复精度良好。

形面精度可调节的单层索网空间抛物面天线

大口径高形面精度的空间可展开天线是未来航天器天线的重要发展方向之一。提出了一种新型形面可调节的单层索网空间可展开天线。通过对单层索网进行静力平衡分析,给出了单层索网天线的内力计算方法,并基于能量法,建立了单层索网天线的形状预测理论模型,实现了单层索网天线的三步法找形方法。基于理论分析结果,建立了50 m口径的单层索网天线的有限元模型,通过有限元模型对建立的单层索网理论设计分析方法进行了验证,并验证了单层索网天线的形面精度及在轨调整的可行性。理论分析和有限元分析结果表明,单层索网天线拓扑构型简单,可通过改变天线中心轴的长度,实现天线形面的在轨调节。在100℃的均匀温差下,通过在轨形面调节,50 m口径单层索网天线的形面误差可降低至5 mm以下。

空间充气可展天线反射面精度测试分析

采用相位和立体视觉技术相结合的白光扫描技术测量了抛物面在不同压强下的形面状态,分析了天线形面褶皱分布情况。使用数学软件Matlab拟合出不同压强作用下抛物面反射面的方程,将这些方程与设计值进行对比,分析了充气可展天线反射面在各压强作用下的形面精度。结果表明:不同压强作用对充气可展天线反射面精度有显著影响。

空间桁架可展天线反射器的形面精度优化调整

为实现高频弱信号通讯,空间网状可展开天线的尺寸越来越大,且对形面精度要求也越来越高,因此与天线形面精度相关的许多课题引起了宇航界的极大关注,特别是在如何提高索网式天线反射面精度调整的效率,用较少次数的测量和调整,使天线反射面的精度达到指标要求方面需求更为迫切。利用有限元分析方法,针对环形桁架可展开天线形面精度调整中的问题,建立了基于影响系数矩阵的多目标的精度优化调整数学模型,并采用遗传算法求解,数值结果表明,此方法能够大幅度提高天线的形面调整效率,对工程应用具有指导意义。

六棱柱模块化可展开天线形面精度分析

针对空间可展开天线大型化、模块化、高精度化发展趋势,提出一种六棱柱模块化空间可展开天线支撑结构形面精度分析模型。阐述了六棱柱模块化空间可展开天线的结构组成,分析了六棱柱模块化结构的拓扑规律。基于等包络圆思想及机器人学基本理论,提出了点面法和两点法2种包络圆数学建模方法,并由此建立了等包络圆交点数学模型及肋单元夹角数学模型,进而构建了用于六棱柱模块化可展开天线支撑结构形面精度分析的数学模型。最后,采用数值仿真与试验验证相结合的方式对建立的模型进行了验证。仿真及试验结果表明:包络圆能紧密地贴合在球面上,与球面吻合良好;数值仿真模型状态下,六棱柱模块间实现了准确连接;试验中特征点的绝对误差主要分布在5~10 mm,相对误差主要集中在0.05%~0.1%,肋单元夹角绝对误差多分布在0.05°~0.1°之间,表明测量值和理论值间偏差较小、吻合较好。所提出的形面精度分析模型能够求解出所有模块连接点的空间坐标,为超多模块可展开天线形面精度的分析及研究提供了理论基础。

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。

基于人工神经网络的反射器型面精度预测

基于人工神经网络的预测方法,利用数量适当的有限元计算结果,建立人工神经网络模型,对反射器型面进行精度预测分析,得到在最小型面精度结果下的结构设计参数。计算结果显示训练好的神经网络模型能够较精确地预测格栅反射器的型面精度,节省计算时间,并且以型面精度最小为准则进行参数分析,能够指导反射器的结构设计。

毫米波天线形面精度摄影测量技术及实践

天线反射面精度是天线系统主要的技术性能指标,一般要求表面精度是天线工作波长的1/16~1/32,而测量精度要达到表面精度的1/3~1/5。对于毫米波/亚毫米波天线,传统测量方法如经纬仪测量等存在很多缺点,本文提出一种新的测量技术,利用工业摄影测量技术对毫米波/亚毫米波天线形面进行测量,并进行了高精度天线形面测量实践,结果满足要求。