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环形可展开大型卫星天线结构设计与研究

肖勇  
【摘要】: 卫星天线结构日益面临着大型化的需求,而这又与有效的运载容积和能力之 间的存在着矛盾,解决的方法是采用各种合理的空间展开结构。国外为此进行了 大量的研究工作,取得了诸多成果,形成了缠绕肋天线、径向肋天线、环-柱天 线、单元构架式天线等多种类型的天线结构形式。而近期一种新兴的结构形式更 是将天线口径扩展至150米,称其为环形桁架可展开天线。目前国内有多家研究 机构和大学也开展了大型卫星天线技术的研究,且所研究的天线结构类型都集中 在径向肋天线、单元构架式天线方面。由于多种因素的影响,尚没有一个完整的 天线结构。本文以环形桁架可展开结构为研究对象,以完成环形桁架可展开结构 原型样机的设计工作为研究目的,并通过本项研究工作探索一种新的、可行的大 型卫星天线结构。 本文详细阐述了环形可展开天线的结构组成和各部的工作原理,以展开时的 刚度条件为准则,对其整体结构形式进行模态分析计算,根据计算结果确定结构 参数。本文重点研究了有关空间桁架结构、展开单元、空间铰链以及展开机构的 设计工作,在通用CAD平台上完成了原型样机的全参数化结构设计和工程化图纸, 并在虚拟的原型样机上进行的展开与收拢过程的运动仿真。另外,本文还对展开 机构的可靠性进行了分析研究工作。通过研究表明,环形可展开天线结构形式简 明,工作原理清晰,是目前大型卫星天线理想的结构形式。


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