基于太空辐射的星载天线在轨热性能分析与优化

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1、摘要针对星载天线在轨运行时面临的恶劣热循环环境，往往容易导致型面精度难以得到保证的现状，着眼于航天器所主要采用的被动热控技术，本文对星载天线的在轨热性能进行了分析与优化。为得到设计变量，本文对具有一定结构、尺寸的星载天线，在运行轨道及姿态固定的情况下，进行了正交试验，通过改变其材料性质及表面状态来研究影响反射面均方根误差的主要因素，并得出了有益的灵敏度分析结论。随后，以反射器表面热控涂层的发射率、太阳吸收率为设计变量，反射面均方根误差为目标函数，并考虑到设计变量的搜索空间限定，建立了星载天线在轨热性能热一结构耦合优化设计的数学模型。本文进一步基于蜂窝夹层结构的等

2、效板理论，结合I-DEAS内嵌机制，针对一典型星载单块实体标准圆旋转抛物面天线，利用I．DEAs对其天线反射器进行了参数化建模、在轨温度场与热变形计算的自动化设计与实现。并在此基础上，对基本遗传算法进行了改进，采用由改进的基本遗传算法+模拟退火算法组成的混合遗传算法，利用Delphi开发了星载天线在轨热性能优化的应用程序，使用著名的Rosenbrock函数对程序进行了验证，并利用该程序，对星载天线在轨热性能进行了初步的优化，并验证了优化结果，还进一步从结果出发，分析了优化过程中目标函数与设计变量之间的收敛关系，并通过试验对其进行了验证。本文的优化取得了较好的效果

3、，对工程设计具有十分现实的指导意义。关键词：星载天线热分析优化设计混合遗传算法AbstractAsasatelliterunsalonganorbit，thereisalwaysathermallyinduceddeformationonthesurfaceofantennareflectorduetoatrociousthermalcirculati∞environment．Thispapermakesanalysisandoptimizationofon-orbitthermalperformanceforsatelliteantennainpassivet

4、hermalcontrolwaywhichisusedasthemainthermalcontrolwayinspaceerafis．Forgettingdesignvariables，supposesatelliteantennaisinsetstructureandshape，runsinsetorbitandattitude，carryoutorthogonalexperimentbychangingmaterialpropertiesandsurfacestatestostudythemainfactorsimpactingRMSofsatellitea

5、ntennareflectorandgetsomeusefulconclusionsaboutsensitivityanalysis．Subsequentlysetemissivityandsolarabsorptivityofsurfacethermalcontrolcoatingofsatelliteantennareflectorasdesignvariables，RMSofsatelliteantennareflectorasobjectfunctionandsearchingarealimitofdesignvariablesasconstraints

6、．buildthemathmodelofoptimizationdesigninthermal-structurecouplingofon—orbitthermalperformanceforsatelliteantenna．Furtherdoanautomationworktomodelsatelliteantennareflectorrefertoaclassicsinglesolidstandardroundrotatingparabolicsatelliteantennainparametriemodeuponequivlentplanetheoryof

7、honeycombinterliningstructure，calculateitson-orbittempratureanddeformationinI-DEASusingprogramfile．Basedonit，makeanimprovementtoSGA(SimpleGeneticAlgorithms)，developanapplicationforoptimizationofon—orbitthermalperformanceforsatelliteantennausingthisnewhybridgeneticalgorithmswhichismad

8、eupofimprove