大型机载雷达天线结构分析

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1、2003年第19卷第3期电子机械工程2003.VoI.19No.3Electro-MechanicalEngineering·25·!大型机载雷达天线结构分析徐东海（中国电子科技集团公司第14研究所，江苏南京210013）摘要：对天线结构在模型建立、有限元划分进行了分析、优化和设计，并经生产制造后应用于实际工程中，经验证，均达到设计要求。同时也给出了一些工程设计和计算的经验，具有一定的参考意义。关键词：天线结构；有限元分析；模型；夹层结构；重量中图分类号：TN959.73文献标识码：B文章编号：1008-5300（2003）03-0025-03ResearchontheAnte

2、nnaStructureofaLargeAirborneRadarXuDonghai（The14thResearchInstituteofCETC，Nanjing210013，China）Abstract：ThispaperanaIyzes，optimizesanddesignstheantennastructurethroughmodeIbuiIding，finiteeIementpartition，materiaIchoosingandtreating.TheantennawasusedactuaIIyafterproductionandwasprovedtomeetthe

3、designreguirements.ThispapersummariessomeexperienceontheengineeringdesignandcaIcuIationforreference.KeyWords：Antennastructure；FiniteeIementanaIysis；ModeI；Sandwichstructure；Weight对安装于飞机上的天线结构而言，我们计算优化的1引言目标函数设为天线结构的重量，约束函数包括精度（即变形）、应力、固有频率等，设计变量包括的内容安装于飞机上的大型雷达天线结构，其功能和较多，如多种类型和规格的材料（如各种金属的和性

4、能不同于一般的工程结构，它不仅要保证雷达天各种非金属的）、尺寸（如板、壳结构中的厚度、杆件线的电性能要求，而且要满足天线的精度要求、重量要求以及外形尺寸、接口关系、结构形式的要求。另或梁结构的力学截面特性等）、形状（即天线结构拓外，还受到工艺、荷载以及环境条件的限制和约束。扑优化）等。文章主要针对实际的天线结构，在满对于设计和生产这类大型天线结构，其一，精度足精度、应力等要求的前提下，通过分析计算优化，要求高，一方面，可以获得较高的增益和较低的低副达到天线结构重量最轻。瓣特性；另一方面，给结构设计、工艺及加工带来诸多困难。另外，设计的精度要求和结构形式必须适2天线结构概述应现有

5、的或经改造过的工艺水平和生产的能力或水平。其二，对载机而言，雷达天线结构的重量要求是这里所分析的天线结构是安装于飞机支撑框架明确的，必须尽最大可能达到装机设备的重量要求上的大型天线，主要由反射面板、加强筋等组成。安并尽最大可能减轻重量。其三，重量和精度的要求，装于飞机上的雷达天线，其要求主要有电讯性能、结对设计而言，本身就是一对矛盾的统一体，这就要采构性能、重量、环境、精度和接口等要求。在此，主要用优化组合的方法将两者达到完美的统一。在此，考虑与结构性能相关的要求。!收稿日期：2002-03-16·26·电子机械工程第19卷束，目标函数为重量最小。数学描述为：3天线结构的力学分

6、析及优化D=［1，2，⋯I］X=［x1，x2，⋯xm］!."#有限元建模MinW=W（D，X）!［W］天线结构的力学分析属于固体力学问题，并广S.t."（D，X）!［"］泛应用有限元方法。天线结构有限元分析，最终归#（D，X）!［#］结为解方程。式中，D为板的厚度阵；X为结构内部尺寸阵；W为静力分析的方程为：结构总重量阵；"为精度阵；#为应力阵；［W］、K!=P［"］、［#］分别为要求的重量、精度和许用应力。动力分析的方程为：优化过程中，为使得变量的取值与工程实际相M!+C!~+K!=F符，满足工程实际需要，优化时采取了人工干预，以式中，K为刚度矩阵；!为节点位移列阵；P、F为

7、节保证计算结果的合理和可行与可用。点载荷列阵；M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；!、!'为!.!#计算结果节点的加速度、速度列阵。将结构进行有限单元划分、加载、给定约束，模应用有限元法对天线结构进行分析计算，目前型如图1所示。对反射面板和加强筋进行优化组合有各种大型分析软件，如ALGOR、NASTRAN、AN-计算，得出最终的结构形式，确定了各种结构参数。SYS等，其功能全，使用简单，但建立有限元模型、进根据上述的结构参数，天线结构的计算结果如下。行单元划分、确立边界条件和载荷的正确与否，直接关系