空间网面可展开天线是一类由展开机构、金属反射面和索网结构构成的空间可展开系统,随着航天器结构向大口径方向发展,网面可展开天线也成为各航天大国广泛关注和研究的热点。但目前空间网面可展开天线存在质量大、刚度和展开精度低等问题,制约了大型可展开天线在宇航空间领域中的广泛应用。本文采用大量张紧柔性索作为连接构件,确定索肋张拉式折展天线机构设计方案,创新设计出一种索肋张拉式折展天线,与传统桁架铰接式可展开机构相比具有更高的刚度和更轻的质量。并对索肋张拉式折展天线非线性力学建模、结构参数优化、索网找形与精度调整和地面模拟实验等方面进行了深入的理论和实验研究。面向空间网面展开天线大口径、高刚度和轻质量的需求,本文提出一种索肋张拉式可展开天线机构。综合考虑天线系统的焦径比、展收功能、收拢率等方面的要求,建立展开单元几何参数与几何构型之间的对应关系,并确定机构单元数的评价指标,分析各种类型拉索对天线系统结构刚度的影响,优选出最佳的天线机构单元数及拉索的布置形式。建立预应力索、梁单元刚度数学模型,分析预应力对梁、索单元非线性的影响规律,为后续索梁结构的非线性动力学建模奠定理论基础。基于几何非线性有限元方法,研究天线机构展开后的动力学特性,在传统动力学模型的基础上,添加与结构预应力分布相关的几何非线性刚度项,建立非线性拉索单元和桁架梁单元刚度分析模型。基于节点坐标矩阵和构件连接矩阵,推导出天线展开机构的肋杆和拉索的空间矢量矩阵。通过添零处理和矩阵转换,解决索、梁单元刚度矩阵维度不匹配问题,建立含预应力的索肋张拉式天线整体结构的动力学模型,分析张紧索的预应力对整个天线系统刚度的非线性影响,得到新型天线展开结构的固有频率及振型。该种建模方法为预应力结构及索-梁结构的非线性动力学求解提供了理论支撑。天线机构中各类型张紧索预应力的分布、大小及天线结构参数直接影响展开天线的性能。本文基于非线性有限元法和基因遗传算法,综合考虑展开天线结构柔性变形的影响,提出一种张紧索预应力分布设计方法,建立天线系统结构形状误差与张紧索预应力对应关系模型,以天线结构的形状精度最高作为优化目标,在一定的约束条件下,优选出多种类型张紧索的预应力分布和大小。在此基础上,以固有频率约束下的天线刚度/质量比最大作为优化目标,优选出最佳的天线机构中肋杆和张紧索的结构参数。天线索网的结构及其形面精度直接决定了天线反射信号的能力,本文考虑索网的悬垂效应,进行精细的网格划分,分析索网等分段数对抛物面拟合精度的影响,确定了天线索网结构以及各索段的理想长度。基于力密度法建立索网结构内所有节点的静力平衡方程,提出考虑展开机构变形的索网结构找形方法,并以各索段的力密度值作为设计变量,综合考虑展开机构边界变形的影响,建立天线索网结构找形优化模型,优选出形面精度和拉索预应力分布均匀性最佳的索网结构,该种网面找形方法能够显著提高可展开天线的形面精度。另外,基于节点调整法实现了索网精度的快速调整,避免拉索出现松弛或过张紧的状态,进一步提高了索网结构的形面精度。为了验证本文所提出的折展天线机构方案的可行性和理论分析的正确性。根据索肋张拉式折展天线机构的展开原理及优化设计的结果,制造出一套实验样机,该新型展开机构具有高刚度、轻质量及高折叠比等特点,且具有良好的展收性能。通过对索肋张拉式折展天线展开精度、静刚度、动刚度及索网结构的形面精度实验研究,验证了索肋张拉式天线整体结构的非线性动力学建模方法和网结构找形方法的正确性。