在轨可展开天线网面的形状记忆合金热变形控制

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1、在轨可展开大线网面的形状记忆台金热变形控制(1)背架制造误差；(2)背架安装误差；(3)节点处存在的问隙误差：(4)热变形引起的误差；(5)太阳光辐射压力产生的压力力矩所产生的误差；(6)空间辐射材料误差。在以上因素中，背架制造误差、背架安装误差以及节点处的间隙误差都可通过在地面上进行赢精度加工和安装来减小，对于轨道上的天线结构来说，由热变形引起的误差是最主要的误差来源。处于地球不同轨道上的天线，因空间环境恶劣而引起热变形，使实际尺寸与理想设计尺寸之间产生误差。初期的研究表明：如果不控制引起热变形的原因，结构有可能因变形过大遭到破坏。§1．1．1温度梯度对航天器的不利影

2、响较大的温度梯度会对航天器产生很多不利影响，一方面，它产生较大的热变形，有关资料表明⋯，10米反射面天线热变形可达到12ram，RMS值达到3．8mm，由热变形引起天线增益减少1．5dB，旁瓣加宽，倾斜0．35。。另一方面，如果卫星}：元器件的温度太高将影响自身的工作，甚至造成元器件发生故障，停止工作，以F是各国航天器发生的热故障实例。1970年同本“大隅号”实验卫星，在发射入轨绕地球六圈之后，地面遥测到电子仪器温度为60。C，最终仪器停止工作，与地面失去联系。1973年美国发射“太空实验室”，在发射起飞时，太阳能电池帆板和舱体表面热控涂层遭受损坏，入轨之后太阳能电池不

3、能正常供电，引起电力不足，载人工作舱受到太阳直接照射，温度上升到87．7℃，宇航员无法进舱工作。后来采取地面援救，派宇航员打开喷覆金属涂层的塑料片折叠伞来遮挡阳光，舱内温度逐渐下降到21—26．6℃。经地面遥控调整航天器姿态，让阳光加热帆板驱动机构，其内部物质解冻，太阳帆板张开，恢复了部分供电。1973年加拿大的通信技术卫星超高频转发器温度突然上升，偏离允许值，转发器不能正常工作。经查实，原因是安排散热的热管受卫星本体遮挡，温度下降，管内物质冻结致使热管失去传热能力。1978年日本在轨道上运行的广播卫星某些部件温度偏高，随时可能出现故障。经过测量数据分析，发现太阳吸收率

4、低的表面温度为正常值的三倍，是因为太阳电池帆板机构旋转阻尼器漏油，污染了卫星热控涂层表面，使它对阳光的吸收率增加。1982年美国的“陆地卫星一4”，太阳电池供电下降二分之一，并可能再度降低导致全星失控，其原因是封盖太阳能电池帆板通电导线的聚氨脂材料在阳光照射交变情况下热胀冷缩，致使导线断裂，估计将损失6000力-美元。曾采取调第一章绪论姿改变太阳入射角使温度交变减弱，防止其它导线断裂，但太阳能电池输出功率亦相应下降。1984年中国试验卫星进行轨道试验时，发现卫星自旋转速达到额定值时，行波管温度超出预定值，降低转速，该处温度恢复正常。经地面试验证实，行波管导热管在安装中出

5、现一“死角”，当卫星自旋加快、离心力加大，热管内物质回流受阻，传热量下降，因此降低转速保持了正常温度。“奥德赛”火星探测器(美)发射于2001—04--07，出现故障时间为2003—10--28，故障原因是火星辐射环境试验装罱不能正常工作。1。sMART一1(欧)，发射于2003—09—27，出现事故时间为2003—10--26，故障原因是由于辐射量值的增加，该航天器在转移轨道上出现不少问题”1。由此可以看出，对星载所有仪器，包括大型展开天线，对温度有两方面的要求：(1)确保电子元器件在其正常工作温度范围，(2)需要加以控制热变形误差。§1．1．2国外热分析技术的应用和

6、发展国外对外热流的计算通常是采用一些在空间飞行器设计中得到广泛应用的辐射热交换分析软件。如TRASYS，NEVADA等，只要确定了空I'HI飞行器部件的几何构型、表面特性参数、材料热特性参数、轨道和姿态参数后，应用这些软件就可以获得空间飞行器部件在轨道上任意时刻所接受的外热流。鉴于热变形分析在一些空间飞行器部件设计中的重要作用，空间技术发达国家在这方面开展了大量的研究工作，提出了一些有效的方法和实用的工具，并在各类对热稳定性要求较高的空间飞行器设计中得到了广泛的应甩。例如：在各类通信卫星和其他一些空间飞行器中，都广泛使用了高精度抛物面天线反射器。为了保证天线的指向精度和

7、射频(RF，RadioFrequency)性能，美国和欧空局都采用了各种分析技术和分析软件对天线反射器在空间环境下的热变形进行了分析预测，有些还进一步分析了热变形对天线电性能的影响：为保证空间望远镜的指向精度和较高的分辨率，电要求把望远镜主镜表面的热变形限制在非常小的范围内，欧空局研制的远红外和亚毫米空间望远镜要在远红外波长范围内工作，而且由热变形引起的偏差要小于5微米，美国和欧空局对望远镜部件的在轨热变形及其对光学性能的影响进行了分析。§1_1．3国内热分析技术的发展和热变形的控制国内的研究中，张立华对空间飞行器天线反射器的热分析进行了