【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(wù)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(jié)構(gòu)變形,嚴(yán)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(gòu)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(zhuǎn)動副接觸點的分布規(guī)律,構(gòu)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(gòu)誤差模型。分析和簡化展開機構(gòu)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(yīng),建立各誤差源對H面展開角度精度敏感性的數(shù)學(xué)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(jù)其所在軌道相關(guān)參數(shù),計算溫度場,為之后的有限元熱分析提供了理論依據(jù)。最后,根據(jù)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(gòu)模型進行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,得到展開精度熱變形量和結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力。通過精度和熱穩(wěn)定性分析,對公差和構(gòu)件材料的重新分配具有一定指導(dǎo)意義,提高設(shè)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(gòu)工作可靠性。
【圖文】：

-5-b) HJ-1-C 衛(wèi)星 6 米構(gòu)架式天線反射器圖 1-2 中國空間技術(shù)研究院西安分院設(shè)計的可展開天線科學(xué)技術(shù)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(gòu)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(gòu)架式和六棱柱單伸展臂等可展機構(gòu)的原理樣機，完成了對其組網(wǎng)形式及和優(yōu)化、動力學(xué)、熱特性等分析研究，并通過設(shè)計相關(guān)業(yè)大學(xué)對環(huán)形可展天線也有相關(guān)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(wǎng)動力學(xué)分析、控制、

學(xué)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(gòu)，如基于 Bennett 機構(gòu)、Myard 機構(gòu)、三叉 Bricard 機構(gòu)等針的組網(wǎng)方式及其形成的可展機構(gòu)進行了大量研究工作，研制出了索桿式空間伸、模塊化構(gòu)架式可展開機構(gòu)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(jīng)過幾十年的發(fā)展，在空間可展開天線技術(shù)已經(jīng)取得了可觀的研究成果。F. Escrig，R. Calladine，S. Pellegrino，C. Gante針對可展結(jié)構(gòu)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(jié)合諸于實際應(yīng)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(yīng)用生產(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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