本文關(guān)鍵詞：可展開拋物柱面天線與分離載荷結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)與分析

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【摘要】：空間探測是空間科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要手段,也是空間科技發(fā)展的一個(gè)重要方向,更是空間大國逐鹿中原的一個(gè)前沿領(lǐng)域。目前各個(gè)國家持續(xù)對空間探測手段的發(fā)展給予高度重視,在不斷發(fā)展傳統(tǒng)探測方式的基礎(chǔ)上,積極嘗試新興的探測技術(shù)手段,爭先搶占空間探測技術(shù)的制高點(diǎn)。本文針對空間探測飛行器的需求和應(yīng)用,緊緊圍繞我國兩項(xiàng)具體的空間科學(xué)探測計(jì)劃:某空間環(huán)境探測衛(wèi)星任務(wù)和地球物理場多尺度探測的分離載荷與組網(wǎng)探測任務(wù),對可展開天線結(jié)構(gòu)與分離載荷設(shè)備布局與總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析展開論述。以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)與計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)為輔助手段,本文以航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析的方法為主要內(nèi)容,重點(diǎn)研究兩部分內(nèi)容:可展開天線的反射面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分離載荷總體結(jié)構(gòu)及設(shè)備布局設(shè)計(jì)。第一,根據(jù)可展開天線反射面的設(shè)計(jì)要求,論文首先對反射面背架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),主要從背架的結(jié)構(gòu)和機(jī)械接口兩方面展開,對背架的結(jié)構(gòu)構(gòu)型、選材、尺寸以及機(jī)械接口進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過對設(shè)計(jì)結(jié)果的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求,仔細(xì)觀察分析結(jié)果后發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)結(jié)果仍然存在優(yōu)化空間。因此,對初步設(shè)計(jì)結(jié)果在整體質(zhì)量、結(jié)構(gòu)形式及尺寸和機(jī)械接口等方面進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后對優(yōu)化后的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了動力學(xué)分析,包括結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、結(jié)構(gòu)過載分析、正弦振動分析和隨機(jī)振動分析,分析結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求,并且在結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度等方面均有較大幅度的提高。第二,針對國內(nèi)外納型衛(wèi)星調(diào)研所得出的問題,為滿足各方各項(xiàng)設(shè)計(jì)需求,文章對分離載荷設(shè)備布局和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)從設(shè)備布局設(shè)計(jì)和主承力結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面展開,二者相互制約,相互影響。首先在盡量滿足各分系統(tǒng)需求的前提下進(jìn)行了設(shè)備布局設(shè)計(jì),然后結(jié)合設(shè)備布局設(shè)計(jì)對主承力結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì),并相應(yīng)地對設(shè)備布局進(jìn)行細(xì)節(jié)調(diào)整。在得到主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果后,對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)模態(tài)分析與結(jié)構(gòu)過載分析,分析結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求,并具有一定可行性。本論文對于航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究主要涵蓋了以下創(chuàng)新點(diǎn):①為較大尺寸、高精度、低質(zhì)量反射面背架結(jié)構(gòu)提供了一種較為完整的解決方案,包括材料選擇、結(jié)構(gòu)形式、筋板尺寸、機(jī)械接口等。②為反射面背架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案提供了一種較為可行的優(yōu)化思路,并通過這一思路得到了優(yōu)化方案,且優(yōu)化程度較好。③在多載荷強(qiáng)約束條件下,為納型衛(wèi)星的設(shè)備布局提出了一種解決方案,布局方案滿足各項(xiàng)要求,而且設(shè)備安裝便捷,線纜鏈接空間充足。④在強(qiáng)質(zhì)量約束條件下,為納型衛(wèi)星的主承力結(jié)構(gòu)提供了一種較為完備的解決方案,使結(jié)構(gòu)質(zhì)量僅占整星質(zhì)量的20%,保證了能源供給,且結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)度較好。
【關(guān)鍵詞】：可展開天線 反射面 主承力結(jié)構(gòu) 設(shè)備布局 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V423
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-37
• 1.1 課題背景與研究意義15-18
• 1.1.1 某衛(wèi)星可展開天線15-16
• 1.1.2 分離載荷與組網(wǎng)探測項(xiàng)目16-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-34
• 1.2.1 可展開天線研究現(xiàn)狀18-26
• 1.2.2 納型衛(wèi)星結(jié)構(gòu)及載荷布局研究現(xiàn)狀26-34
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容34-35
• 1.3.1 可展開天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動力學(xué)分析34
• 1.3.2 分離載荷結(jié)構(gòu)及布局總體設(shè)計(jì)與動力學(xué)分析34-35
• 1.4 本章小結(jié)35-37
• 2 結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析有限元方法理論及軟件環(huán)境簡介37-43
• 2.1 動力學(xué)分析有限元方法理論簡介37-40
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析37-38
• 2.1.2 結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)分析38-39
• 2.1.3 隨機(jī)振動分析39-40
• 2.2 軟件環(huán)境簡介40-42
• 2.3 本章小結(jié)42-43
• 3 衛(wèi)星可展開天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析及優(yōu)化43-95
• 3.1 設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)43
• 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動力學(xué)分析43-66
• 3.2.1 可展開天線反射面背架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-49
• 3.2.2 可展開天線反射面背架結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析49-66
• 3.2.3 結(jié)論66
• 3.3 方案優(yōu)化設(shè)計(jì)66-94
• 3.3.1 可展開天線反射面背架結(jié)構(gòu)優(yōu)化66-70
• 3.3.2 優(yōu)化方案的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析70-94
• 3.3.3 結(jié)論94
• 3.4 本章小結(jié)94-95
• 4 分離載荷結(jié)構(gòu)及布局總體設(shè)計(jì)與分析95-117
• 4.1 設(shè)計(jì)要求與技術(shù)指標(biāo)95-96
• 4.2 結(jié)構(gòu)及布局總體設(shè)計(jì)96-107
• 4.2.1 總體設(shè)計(jì)思路96-97
• 4.2.2 設(shè)備布局設(shè)計(jì)97-102
• 4.2.3 主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)102-107
• 4.3 主承力結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析107-114
• 4.3.1 有限元模型的建立107
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析107-111
• 4.3.3 結(jié)構(gòu)過載分析111-114
• 4.4 結(jié)論114-115
• 4.5 本章小結(jié)115-117
• 5 總結(jié)與展望117-121
• 5.1 可展開天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究總結(jié)與展望117-118
• 5.1.1 研究總結(jié)117
• 5.1.2 研究展望117-118
• 5.2 分離載荷結(jié)構(gòu)及布局總體設(shè)計(jì)研究總結(jié)與展望118-121
• 5.2.1 研究總結(jié)118-119
• 5.2.2 研究展望119-121
• 致謝121-123
• 附錄123-125
• 參考文獻(xiàn)125-128

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：561478