5米可展开索网天线的结构设计

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1、摘要摘要大型可展开索网天线是近年来备受各国宇航界学者关注的一种空间可展开天线结构形式。可展开索网天线的性能取决于索网找形和天线桁架设计。本文首先介绍了可展开索网天线的找形方法，其次以型面精度为指标设计索网桁架组合结构，最后对设计的索网天线进行热分析和模态分析,具体内容及成果如下：1、以索网天线的型面误差最小为设计目标，采用了一种力密度找形方法，找形的结果是使网面内各索段的索力均相等，所得到的网面节点均落在理想抛物面上，为带桁架网状天线的设计奠定基础。2、为优化设计带预应力的环形桁架索网天线，提出了基于结构

2、系统力学设计的思想。详细阐述了稳定双层张力网对称设计方法，对称布置并优化了网面系统的张力分布，使得索网天线的拉力均匀性较好。偏馈形式天线由于没有馈源的遮挡，电性能优于正馈形式天线。对于偏馈索网天线，不同的天线反射面切割方法导致反射面会有不同的位置，常用的切割方法有两种：竖方向投影切割法和斜方向投影切割法。针对竖方向投影切割法，推导了截取相贯线方程并论证了椭圆桁架索网天线的最外圈节点在同一个平面上。斜方向投影切割法实现了截取方式的任意角度旋转，为能够选出较优的节点组合提供了可能。3、对索网天线进行热分析,优

3、化设计索网天线的结构，使得天线在由温度变化引起的热变形时仍能满足天线电性能的要求。通过ANSYS热分析对比两种偏馈索网天线的热稳定性，方法是对所有节点施加恒温载荷来模拟温度对型面精度保持能力的影响。仿真结果表明，在温度变化相同的情况下，圆形桁架偏馈天线的热稳定性优于椭圆桁架偏馈天线。4、通过计算两种偏馈索网天线的固有频率，对比发现相同质量、口径的两种偏馈索网天线的刚度近似相同。通过提取索网天线的模态有效质量，来更加直观地分析了索网天线的结构模态特征情况。关键词：索网天线，预张力设计，热分析，模态分析I万方

4、数据西安电子科技大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTABSTRACTLargedeployableAstroMeshantenna,whichisattractingmoreandmoreattentionofspacenavigationscholarsallovertheworld,isanimportanttypefordeployableantennaforsat-ellites.TheperformanceofAstroMeshisdecidedbyitstensiontrussform

5、-findinganditsringtruss.Firstly,theform-findingmethodisintroducedinthepaper,andthenaimedatminimizingtheprincipleerrorofthelargereflector,adesignmethodoftrussisproposed.Finally,thethermalanalysisandmodelanalysisiscarriedouttoAstroMesh.Themainworkcanbedescr

6、ibedindetailsasfollows:1.Aimedatminimizingtheprofileerrorofthelargereflector,ageometricdesignmethodforAstromeshantennaisdeveloped.Theprocessisresumedbyiterativelychangingtheforcedensitycoefficientsuntilthetensionineverycableissame.Iftheprocessconverges,au

7、niformlytensionedsynclasticcablenetwitheverynodeexactlyontheparabolicsurfaceiscomputed.Thisform-findingmethodlaysasolidfoundationforthedesignofthestruc-tureoflargemeshantenna.2.Forthepretensiondesignofthestructureoflargemeshantenna,theruleoftheconstruc-ti

8、onofrigidthree-dimensionalframeworkswasproposed.Themethodologyoftwomeshtensionsymmetrylayoutandellipsetrussforimprovingantennaprecisionwasproposed,theevenlypre-tensiondistributionofspacemeshantennaisachieved.Fromthe