有源相控陣天線在軍事防御系統(tǒng)和探測跟蹤領域有著廣闊的應用前景。隨著現(xiàn)代電子科技的發(fā)展,對有源相控陣天線在機械結構方面不斷提出更高要求,如結構高精度、輕量化、低復雜度、快動態(tài)響應等,為此,本文針對一種基于索-桁組合天線背架、并聯(lián)驅動式天線座的新型有源相控陣天線創(chuàng)新設計,進行了較為深入而全面的研究。1.新型有源相控陣天線結構實體與分析模型建立。計算驗證并聯(lián)驅動天線座機構自由度數(shù)目,設計天線座構件尺寸、索-桁組合天線背架;然后采用Creo與APDL參數(shù)化相結合的有限元建模方法,且改進有源模塊基板與碳纖維框架的連接方式,初步建立創(chuàng)新方案的天線實體模型與有限元分析模型;最后推導天線運動速度關系式,分析天線座的運動奇異性,驗證天線模型的合理性。2.天線背架結構的優(yōu)化設計。根據(jù)陣面精度分配結果和有限元分析模型參數(shù),建立了針對索-桁結構的優(yōu)化設計模型,分別對純桁架和索-桁組合天線背架結構優(yōu)化設計,對比優(yōu)化結果說明索-桁組合背架的潛在優(yōu)勢;然后校核天線在優(yōu)化后結構的精度、強度,分析天線結構模態(tài)。3.新型有源相控陣天線的指向精度研究。首先為方便誤差分析,建立天線結構坐標系;構建并聯(lián)式天線結構閉環(huán)矢量,分析天線結構方位立柱、陣面背架以及驅動連桿等各部分誤差在并聯(lián)閉環(huán)矢量內對天線電軸指向精度的影響,建立了并聯(lián)式新型有源相控陣天線電軸指向精度模型;基于所建立的電軸指向精度模型,分析天線在重力、重力和風正吹等載荷下的指向精度。4.創(chuàng)新方案樣機的工程實現(xiàn)。建立天線ADAMS動力學仿真模型,采用動力學逆向求解方法實現(xiàn)動力學仿真,得到天線驅動功率峰值、驅動力矩峰值以及鉸鏈與連桿的受力情況,用于指導天線座構件的參數(shù)計算與常用件的選型。針對創(chuàng)新結構索-桁組合背架研制過程中陣面精度多工況保型的問題,提出了一種預應力索的連接方式與預應力實時監(jiān)測方案和一種實現(xiàn)天線背架預應力索的智能調節(jié)方法。根據(jù)天線座的動力學仿真所得驅動功率等要求,計算齒輪副、電機的參數(shù),選擇導軌的型號,用于樣機進一步裝配調試。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN821.8
【部分圖文】：

陸基雷達

的結構笨重、剛度重量比低、功耗大、結構復雜且空展的高要求越發(fā)凸顯出來，天線的輕量化設計亟待解研究，國內外學者所做工作大致可以分為以下三個思研究、新型復合材料應用研究、結構創(chuàng)新研究。下文狀。結構設計階段的優(yōu)化綜合性能，基于傳統(tǒng)結構，設計階段在結構已定的情某些參數(shù)優(yōu)化，比如桁架桿件的截面積、桁架節(jié)點坐，為了設計輕量化且剛度高的 3.8m 分段望遠鏡背架鏡的反射面背架，通過改進的遺傳算法對結構進行優(yōu)避免反射面的大變形。該研究成功實現(xiàn)反射面背架為 9.5Hz[7]，如圖 1.2 所示。

[17]。圖1.3 碳纖維復合材料偏饋與正饋反射面示意圖隨著新型碳纖維等復合材料應用于天線的輕量化設計中，現(xiàn)狀是可以大大降低天線結構的自重，達到輕量化的目的，而且相比于傳統(tǒng)鋼結構，它擁有比重小、模量高、剛度高、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，但是復合材料的造價昂貴，對加工制造成本提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)，綜合來看復合材料的應用只能限定于特定高要求場合，比如星載天線的輕量化設計中，目前由于成本局限不能普遍應用。1.2.3 結構創(chuàng)新由于前兩種研究思路的局限性，為了滿足設計指標且控制成本，還要在傳統(tǒng)結構的基礎上大幅度提升天線的綜合性能，以滿足對有源相控陣天線的高要求，研究學者試圖從結構創(chuàng)新角度探索前進的道路。傳統(tǒng)天線結構是基于方位-俯仰串聯(lián)驅動、純桿系背架
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本文編號：2867014