隨著各國陸續(xù)開展載人航天、空間科學通信以及深空探測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已經成為一個研究的熱點問題。研究表明隨著天線口徑的增大,其信號增益和有效傳播距離將會成倍增加。但是受限于發(fā)射器的容量限制,空間天線大多設計成可展開形式。天線展開過程中的多體動力學分析仿真對天線展開成敗有著至關重要的影響,因此,本文將會對一種大型空間天線展開前后的動力學問題和展開過程控制方法進行研究,為新型空間天線的發(fā)展奠定堅實的基礎。天線與衛(wèi)星本體之間是通過可展支撐臂相連,在天線展開之前首先是支撐臂的展開,支撐臂是一種細長結構,在展開過程中會產生一定的柔性,不可避免地將會引起振動等現(xiàn)象的發(fā)生。因此本文采用了一種新穎的柔體動力學建模方法—絕對節(jié)點坐標法,對天線支撐臂進行建模,分析其展開過程中的動力學性能,對一些現(xiàn)象進行預測并提出改進方案。天線支撐臂展開之后將會是天線反射器的展開過程,反射器包含剛性桁架、柔性索網系統(tǒng)以及驅動裝置等部分,是一個典型的多體系統(tǒng)。對反射器的展開過程進行動力學建模是一個核心問題,本文基于拉格朗日多體系統(tǒng)動力學方程,建立了系統(tǒng)的動力學微分方程。另外,采用優(yōu)化算法... 

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

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【學位級別】：碩士

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空間可

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-天線的種類多種多樣，工作任務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狀反射面天線，下面對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40GHz的任務需求，其構型展開過程如圖1-4所示。由于該類天線在展開過程中只需要將各固面瓣拼接，不涉及構型的變化，因此其型面精度非常高。但是，也正是因為各固面瓣不涉及構型變化，該天線折疊時的體積非常大，展收比小，質量大，受限于航天發(fā)射器的尺寸限制，其口徑一般不會超過10m，因此其不適宜用作大型空間天線。圖1-4固面天線的展開過程美國的TRWSunflower是最早的固面可展天線概念[18]，設計于1984年，如圖1-5a)所示。該天線由19個固面瓣組成，口徑為4.9m，收攏/展開直徑比為0.44，其展開過程非常簡單，只需要通過轉動副來實現(xiàn)各個瓣之間的展開與收攏。俄羅斯曾在2011年7月發(fā)射過一枚頻譜-R（Spektr-R）衛(wèi)星，搭載的就是RadioAstron固面可展天線[19]，由27個固面瓣組成，口徑達到10m，可以在半小時內展開，其實物模型如圖1-5b)所示。a)美國TRWSunflower固面可展天線[18]b)俄羅斯RadioAstron固面可展天線[19]圖1-5固面可展天線應用案例第二類是可充氣式天線。通過向柔性密閉材料中充入一定量的氣體，使材料

固面可展


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