【摘要】：隨著我國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展,越來越多的衛(wèi)星被發(fā)射到太空中以服務于人類。然而太空環(huán)境比較惡劣,隨著星載天線的在軌運行,相對于太陽和地球的位置和姿態(tài)不斷變化,其溫度場也在不斷變化,由于空間中這種極大溫差的存在,引起結構變形,嚴重影響天線的工作精度。針對這一問題的存在,本文以傘天線肋展開機構為研究對象,對其展開精度以及在軌工作時的熱穩(wěn)定性進行分析和研究。首先,分析了影響傘天線展開精度的主要誤差源,即尺寸加工誤差和間隙配合公差。采用Monte Carlo法進行誤差綜合,分析含間隙轉動副接觸點的分布規(guī)律,構建了加工尺寸以及間隙配合的有效誤差公式,建立含間隙和桿長誤差的有效桿長模型及機構誤差模型。分析和簡化展開機構模型,建立尺寸鏈以確定各誤差源對展開精度的影響。利用D-H法,綜合考慮尺寸加工誤差和間隙配合公差的耦合效應,建立各誤差源對H面展開角度精度敏感性的數學模型。其次,對傘天線所在軌道空間進行熱理論分析,闡述了太空中主要傳熱方式,工作狀態(tài)下傘天線收到的溫度載荷主要來自太陽輻射熱、地球輻射熱和地球反照熱,根據其所在軌道相關參數,計算溫度場,為之后的有限元熱分析提供了理論依據。最后,根據傘天線在軌運行實際情況,取最低溫和最高溫兩種工況對展開機構模型進行熱-結構耦合分析,得到展開精度熱變形量和結構熱應力。通過精度和熱穩(wěn)定性分析,對公差和構件材料的重新分配具有一定指導意義,提高設計效率,通過理論和仿真分析,大大降低了試驗成本,提高空間機構工作可靠性。
【圖文】：

-5-b) HJ-1-C 衛(wèi)星 6 米構架式天線反射器圖 1-2 中國空間技術研究院西安分院設計的可展開天線科學技術研究院西安分院成功研制出了大口徑傘狀可展以及大型四面體構架式可展開天線的原理樣機，如圖 1-2單層、雙層環(huán)形桁架式、四面體單元構架式和六棱柱單伸展臂等可展機構的原理樣機，完成了對其組網形式及和優(yōu)化、動力學、熱特性等分析研究，并通過設計相關業(yè)大學對環(huán)形可展天線也有相關研究，同時完成了徑射展開過程分析以及模態(tài)特性等分析研究；西安電子科技開天線，同時在環(huán)形可展天線索網動力學分析、控制、

學和地面卸載實驗方法等研究上取得了一定的進展，此外獲得了大量基于古典的新型的可展機構，如基于 Bennett 機構、Myard 機構、三叉 Bricard 機構等針的組網方式及其形成的可展機構進行了大量研究工作，研制出了索桿式空間伸、模塊化構架式可展開機構等多個原理試驗樣機。而發(fā)達國家航天事業(yè)起步較早，經過幾十年的發(fā)展，在空間可展開天線技術已經取得了可觀的研究成果。F. Escrig，R. Calladine，S. Pellegrino，C. Gante針對可展結構提出了不同的定義，闡述了理論分析方法，并將理論與實踐結合諸于實際應用。美國航空航天局(NASA)在 1970 年的時候，就把空間展開天線國家發(fā)展規(guī)劃，從理論分析和應用生產等方面進行了系統(tǒng)的研究，并在 1974 年出直徑為 9.1m 的纏繞肋天線(WRA)，跟隨 ATS-6 衛(wèi)星一起發(fā)射，到軌后成功展 1989 年成功研制并發(fā)射了 TDRS 衛(wèi)星；而在 1990 年，美國 TRW Astro Aeros司在通訊衛(wèi)星(Thuraya)應用了環(huán)形桁架可展天線；在 2000 年，，美國 Harris 公司出直徑為 5m 的剛性肋天線(RRA)，應用在 ACES 衛(wèi)星上；在 1997 年，美國發(fā)兩顆大型軍事情報衛(wèi)星，其中一顆展開面積堪比足球場。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN823;V443.4

【參考文獻】

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本文編號：2681057