花瓣式展开天线结构设计与试验研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhp5211018
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近年来随着航天事业的发展及人们对信息需求的不断增加,人们对卫星的信息传输能力要求日益增大,必然要求天线的口径越来越大以提高其传输带宽、信号增益。由于运载火箭内部空间有限,没有多余的空间携带大型的卫星天线,因此可展结构被广泛的应用于航天事业。由于固面结构型面精度高,结构稳定性强,机构执行力强等特点,所以固面可展结构在卫星天线的结构设计上得到了应用。目前,国外对于固面可展天线的研究非常成熟,已经有成功的案例,国内对于固面可展天线的研究仍然停留在实验阶段。国内外对于该领域的研究主要集中在各种参数的分析方面,包括:可靠性分析、拓扑学分析、热分析、动力学分析和测量实验等方面。本文基于花瓣式固面可展天线,具体讨论了此类天线的分块形式,分析了此类天线的运动学问题,对此类天线的加速度调节提出可行性建议。本文主要根据花瓣式卫星天线的结构特点,以自由度公式为计算公式,通过对不同动力杆件的选取,确定此类天线刚板数目;以收缩后天线体积最小为标准,确定此类天线帆板数目,最终确定出此类天线的分块准则。根据花瓣式可展开空间机构的结构特点,采用坐标变换方法,建立了通用的展开过程运动分析模型,分析了展开过程中帆板目标点的位置,通过理论计算,寻求输入角与输出角的几何关系。应用Pro/Engineer软件,采用虚拟样机的方法,得出目标点的离散测量值,采用最小二乘法对离散数据进行曲线拟合,通过拟合方程,进一步了解各旋转轴的速度与加速度,了解天线的运动规律。并利用ADAMS软件,进一步研究此类天线的运动学问题。最后制作实验模型,进行实验,通过实验数据对前面部分内容进行验证,对其正确性近一步证明。最终确立了花瓣式卫星天线的分块形式为:每个帆板的刚板数分别为3、4、5,当天线的帆板数为6时,天线具有最好的收纳体积。通过对天线结构位置分析,确立输出角与输入角之间的函数关系。并对其运动学分析,通过拟合方程的方法,拟合出输出角关于输入角的函数式,并对其求导,进一步分析输出角的角速度、角加速度。可以得出:当天线增大运动时间,各输出角的角加速度变小,使机构在展开或闭合过程中能够平稳的运动。
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