论文部分内容阅读
在空间可展天线中,由于网状可展天线具有质量轻、口径大、收纳率高的特点,因而被广泛应用于雷达、侦查、对地观测、深空探测等领域,其中三向索网天线是该类天线中形面精度最高、不均匀性最小、保形能力最佳的一种形式。周边桁架式结构是可展结构的一种,其结构简单、质量较轻、口径范围广,是网状可展天线理想的载体。本文对周边桁架式三向索网天线的型面几何设计、索网预应力设计、形面精度分析以及失稳分析与调整等内容进行了的研究,主要内容如下:首先,对周边外桁架进行了结构分析。周边外桁架主要起到支撑三向索网结构的作用,其结构参数与展开可靠性对形面精度有着重大的影响。分析内容包括对其展开原理的分析并探索可靠的驱动方式;通过优化设计的方法确定了周边外桁架的个数及收纳率;根据理论参数设计外桁架零部件并虚拟装配,最终加工缩比实物模型。其次,对零状态下的三向索网结构进行设计,其结构参数将作为形面精度分析时的初始条件。包括原理性误差分析,以确定索的长度范围;通过优化网面张力比与网面质量确定了网面分段数;求解零状态下的网面坐标并建立三向索网结构的有限元模型。接着,初始状态下的三向索网结构因预应力而张紧成形,相对于零状态出现了形面偏差,因而对形面精度的分析转换为结构的找形分析。分析过程为建立六环三向索网结构的平衡矩阵以进行几何稳定性分析;以预应力不均匀系数为目标函数,通过遗传算法对预应力进行优化得出一组最优解;通过有限元法分析出变形后的节点坐标并进行ANSYS验证,以证明该分析方法的正确性;以及通过节点采样分析,求出三向索网结构的形面精度。最后,对工作状态下的三向索网进行失稳分析及调整。即通过动力松弛法,在三向索网结构刚度分析的基础上,对关键节点一一失效后的情况进行分析,得出形面精度,并以此分析星载天线的工作性能。由分析结果对三向索网结构进行调整,使其形面精度有所提高。利用ANSYS对以上分析结果进行验证,说明了分析方法的正确性和有效性。