【摘要】：隨著空間技術的發(fā)展,作為地球遙感的重要工具,衛(wèi)星系統(tǒng)設計的重要性不言而喻。而衛(wèi)星通信天線系統(tǒng)是衛(wèi)星控制信號及數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾侄?其設計及可靠性直接關乎衛(wèi)星與地面站之間通信的成敗。星載天線指向機構是天線系統(tǒng)的執(zhí)行機構,其任務是在與地面站建立通訊過程中隨衛(wèi)星運轉不斷調整天線指向,使天線始終指向地面站接收天線,配合天線系統(tǒng)完成與地面的通信。衛(wèi)星在軌期間,天線執(zhí)行機構需長時間間歇往復運轉,因此對整個天線執(zhí)行系統(tǒng)的長壽命和可靠性提出較高的要求。本文結合中科院國家空間中心項目“星載小型高可靠指向機構”的研發(fā),完成兩種天線負載(拋物面天線和圓錐喇叭天線)指向機構的結構設計。提出了一種免潤滑的二維指向機構,方案簡單可靠,且通過改變與天線負載的接口便能承載多種小型天線負載。針對拋物面天線負載,開展了指向機構及負載的力學和空間溫度場仿真;針對圓錐喇叭天線負載,完成指向機構及負載的地面力學環(huán)境以及熱真空環(huán)境模擬試驗。本文重點對以下幾個部分進行研究:(1)根據(jù)衛(wèi)星總體的技術要求,同時考慮航天器產(chǎn)品設計的特殊性,完成兩種天線(拋物面天線和圓錐喇叭天線)驅動機構的機械結構方案設計。其結構設計簡單,實現(xiàn)了免潤滑、免維護,擺脫了傳統(tǒng)潤滑劑對系統(tǒng)的影響,在實現(xiàn)指向機構功能的基礎上大大提高指向機構的可靠性和壽命。利用CATIA軟件建立機構的三維模型,通過Hypermesh與ANSYS聯(lián)合仿真,計算機構的靜力學和動力學特性,并依據(jù)仿真結果確定了最終設計方案。(2)考慮軌道空間溫度在±90℃之間頻繁變化的工作環(huán)境,采用被動熱控措施對指向機構進行熱控設計,確保指向機構工作時各部件的溫度在熱控指標之內。利用Thermal Desktop軟件對處于空間環(huán)境下的指向機構外熱流進行計算,以及在軌溫度場進行仿真模擬。仿真結果顯示,采取被動熱控措施后的天線指向機構在不同軌道工況下,各組成構件的溫度均能滿足熱控要求,熱控方案合理。(3)依據(jù)項目時間節(jié)點要求,完成圓錐喇叭天線指向機構物理樣機的試制。采用鈦合金表面離子滲氮處理工藝實現(xiàn)指向機構轉動部件的免潤滑,根據(jù)摩擦學理論,分析指向機構的失效機理并推導關鍵部件免潤滑軸承的失效模型。由軸承的失效模型設計加速壽命試驗方法,確定試驗的加速因子和應力水平。最后確定試驗的測試參數(shù)和機構發(fā)生失效的依據(jù)。(4)根據(jù)項目試驗要求,制定力學試驗和熱真空試驗方案。探討空間冷焊發(fā)生的機理。在空間科學中心環(huán)境模擬試驗室完成圓錐喇叭天線指向機構的力學環(huán)境試驗(沖擊試驗、正弦振動試驗及隨機振動試驗)、熱真空試驗、抗冷焊試驗以及加速壽命試驗。結果顯示機構在各種典型模擬環(huán)境工況下均能工作正常,未出現(xiàn)功能異常等情況,滿足設計使用要求。
【圖文】：

第 1 章 緒論涅夫應用力學科學研究生產(chǎn)聯(lián)合體)的產(chǎn)品。下面簡要介紹不同國家遙感衛(wèi)星天線驅動機構的制造商。（1）MOOG 公司產(chǎn)品MOOG 公司成立于 1951 年，總部位于紐約，主要設計和生產(chǎn)航天器及工業(yè)用的各類精密液壓和控制機構。用戶包括 NASA、TRW、Lockheed Martin、Hughes、Loral、Aleatel 等航天公司。在 NASA 每一個航天器上，幾乎都有該公司生產(chǎn)的電機和執(zhí)行機構。美國氣象遙感衛(wèi)星 NOAA（圖 1.1）和日本遙感衛(wèi)星 ADEOS 的星間鏈路天線驅動機構中使用的標準旋轉組件（RIA，rotary incremental actuators）型號為 Type.5，是 MOOG公司在軌應用最廣泛的產(chǎn)品系列，應用于多個航天器的天線驅動機構、光學儀器驅動機構、展開機構和帆板驅動機構等，產(chǎn)品外形如圖 1.2 所示，其技術參數(shù)如表 1.1 所示。

第 1 章 緒論涅夫應用力學科學研究生產(chǎn)聯(lián)合體)的產(chǎn)品。下面簡要介紹不同國家遙感衛(wèi)星天線驅動機構的制造商。（1）MOOG 公司產(chǎn)品MOOG 公司成立于 1951 年，總部位于紐約，，主要設計和生產(chǎn)航天器及工業(yè)用的各類精密液壓和控制機構。用戶包括 NASA、TRW、Lockheed Martin、Hughes、Loral、Aleatel 等航天公司。在 NASA 每一個航天器上，幾乎都有該公司生產(chǎn)的電機和執(zhí)行機構。美國氣象遙感衛(wèi)星 NOAA（圖 1.1）和日本遙感衛(wèi)星 ADEOS 的星間鏈路天線驅動機構中使用的標準旋轉組件（RIA，rotary incremental actuators）型號為 Type.5，是 MOOG公司在軌應用最廣泛的產(chǎn)品系列，應用于多個航天器的天線驅動機構、光學儀器驅動機構、展開機構和帆板驅動機構等，產(chǎn)品外形如圖 1.2 所示，其技術參數(shù)如表 1.1 所示。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V443.4

【參考文獻】

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