隨著各國(guó)陸續(xù)開展載人航天、空間科學(xué)通信以及深空探測(cè)等重大航天科技工程,空間天線作為太空與地面的信息交互平臺(tái)已經(jīng)成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。研究表明隨著天線口徑的增大,其信號(hào)增益和有效傳播距離將會(huì)成倍增加。但是受限于發(fā)射器的容量限制,空間天線大多設(shè)計(jì)成可展開形式。天線展開過(guò)程中的多體動(dòng)力學(xué)分析仿真對(duì)天線展開成敗有著至關(guān)重要的影響,因此,本文將會(huì)對(duì)一種大型空間天線展開前后的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題和展開過(guò)程控制方法進(jìn)行研究,為新型空間天線的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。天線與衛(wèi)星本體之間是通過(guò)可展支撐臂相連,在天線展開之前首先是支撐臂的展開,支撐臂是一種細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu),在展開過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的柔性,不可避免地將會(huì)引起振動(dòng)等現(xiàn)象的發(fā)生。因此本文采用了一種新穎的柔體動(dòng)力學(xué)建模方法—絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法,對(duì)天線支撐臂進(jìn)行建模,分析其展開過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)性能,對(duì)一些現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)并提出改進(jìn)方案。天線支撐臂展開之后將會(huì)是天線反射器的展開過(guò)程,反射器包含剛性桁架、柔性索網(wǎng)系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)裝置等部分,是一個(gè)典型的多體系統(tǒng)。對(duì)反射器的展開過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模是一個(gè)核心問(wèn)題,本文基于拉格朗日多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程,建立了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程。另外,采用優(yōu)化算法... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

空間可

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-天線的種類多種多樣，工作任務(wù)的不同決定了采取何種類型的天線。根據(jù)反射面類型的不同，將空間可展天線分為三類[16,17]：固面可展天線、可充氣式天線和金屬網(wǎng)狀反射面天線，下面對(duì)這三類天線分別展開介紹。第一類是由中心柱和若干展開固面瓣組成的固面可展天線，能夠滿足工作頻率超過(guò)40GHz的任務(wù)需求，其構(gòu)型展開過(guò)程如圖1-4所示。由于該類天線在展開過(guò)程中只需要將各固面瓣拼接，不涉及構(gòu)型的變化，因此其型面精度非常高。但是，也正是因?yàn)楦鞴堂姘瓴簧婕皹?gòu)型變化，該天線折疊時(shí)的體積非常大，展收比小，質(zhì)量大，受限于航天發(fā)射器的尺寸限制，其口徑一般不會(huì)超過(guò)10m，因此其不適宜用作大型空間天線。圖1-4固面天線的展開過(guò)程美國(guó)的TRWSunflower是最早的固面可展天線概念[18]，設(shè)計(jì)于1984年，如圖1-5a)所示。該天線由19個(gè)固面瓣組成，口徑為4.9m，收攏/展開直徑比為0.44，其展開過(guò)程非常簡(jiǎn)單，只需要通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)瓣之間的展開與收攏。俄羅斯曾在2011年7月發(fā)射過(guò)一枚頻譜-R（Spektr-R）衛(wèi)星，搭載的就是RadioAstron固面可展天線[19]，由27個(gè)固面瓣組成，口徑達(dá)到10m，可以在半小時(shí)內(nèi)展開，其實(shí)物模型如圖1-5b)所示。a)美國(guó)TRWSunflower固面可展天線[18]b)俄羅斯RadioAstron固面可展天線[19]圖1-5固面可展天線應(yīng)用案例第二類是可充氣式天線。通過(guò)向柔性密閉材料中充入一定量的氣體，使材料

固面可展


本文編號(hào)：3259363