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卫星天线展开装置在轨热稳定性分析

吴新录  
【摘要】: 星载天线在太空沿轨道飞行时,要周期性地经历日照区和阴影区,被周期性地加热和冷却。因此,在卫星天线装置设计时对其进行计算机仿真热分析,研究热变形产生的机理,确定影响其热稳定性的因素,保证卫星天线展开装置的热稳定性,对于卫星天线展开装置的结构设计具有重要的参考和指导意义。 本文论述了卫星天线在轨热分析载荷理论,建立了在轨卫星天线的空间热平衡关系,并求解得出了卫星天线空间外热流密度,同时求出了卫星天线在阴影区运行的时间。通过基于ANSYS软件的有限元分析,对不同吸收率和发射率的热控涂层材料进行了分析,并合理选出了用于卫星天线展开装置的热控涂层。 本论文在此基础上建立了抛物面蜂窝夹芯板的几何模型,计算了复合材料的物性参数和蜂窝芯子等效模量,并基于ANSYS建立了蜂窝夹芯板几何模型以及通过改变蜂窝夹芯板的铺层角度进行温度场和热稳定性分析。在三维建模软件CATIA建立了卫星天线展开装置整体模型,并在有限元分析软件ANSYS中分析了它于日照区和阴影区的温度场,在分析过程中,通过改变复合材料的铺层,分析了卫星天线展开装置的在轨热变形情况。最后基于上述研究,对抛物面天线提出了设计改进方案,并对其进行温度场和热变形仿真分析。仿真结果均满足卫星天线开展装置热稳定性要求。


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