一种空间可展开桁架结构杆件热膨胀系数的优化设计

《一种空间可展开桁架结构杆件热膨胀系数的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第21卷第3期航天器工程Vo1．21No．32012年6月SPACECRAFTENGINEERING35一种空间可展开桁架结构杆件热膨胀系数的优化设计刘振玉冯纪生张庆君(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要文章就一种空间可展开平板天线支撑桁架结构的热膨胀系数设计，针对传统靠经验试凑的情况，提出了一种热膨胀系数优化设计方法。该方法首先通过分析计算各杆件轴的热膨胀系数对热变形的影响(即计算热变形对杆件轴向热膨胀系数的敏度)，根据敏度绝对值的大小对杆件进行分组；其次，在给定最大热变形约束下，将敏感杆件组的热膨胀系数设为设

2、计变量进行优化，计算杆件热膨胀系数极值，从而确定其所能允许的可行范围；最后对计算所得的热膨胀系数范围进行了校验和参数分配，经计算，在此范围内取值符合最大变形约束要求。关键词空间可展开桁架；热变形分析；热膨胀系数；敏度分析；优化设计中图分类号：V423．42文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．03．006OptimizationDesignforCoefficientofThermalExpansionofaSpaceDeployableTrussLIUZhenyuFENGJishe

3、ngZHANGQingjun(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Anoptimizationdesignapproachofthecoefficientofthermalexpansionofthespacede—ployabletrusswiththeflatpanelantennasispresentedinordertoimprovethetraditionalmethodbasedonexperience

4、．Firstly，thesensitivitiesofthethermaldeformationtobars’axialthermalexpansioncoefficientareanalyzedastoseparatethemostsensitivetrussesfromallthetrussesonthebasisoftheabsolutevaluesofsensitivitiesintheapproach．Secondly，thefeasibleintervalofthebars’axia1coefficientofth

5、erma1expansioniSdeterminedbyitsextremevalueobtainedbytheoptimizedanalysisformaximumthermaldeformationconstraintsbymeanofselectingthebars’axialcoefficientofthermalexpansionasthedesignvariable．Finally，thevalidityoftherangeandtheallocationofparametersisconsidered．Itisp

6、rovedthatallthevalueintherangeispracticableunderthemaximumthermaldeformationconstraints．Keywords：spacedeployabletruss；analysisofthermaldeformation；coefficientofthermalexpan—sion；sensitivityanalysis；optimizationdesign劣的温度环境，往往受热变形的影响较大，特别是桁1引言架结构支撑的平板阵列天线，为确保高精度、高分辨率

7、的要求，通常对天线形面保持精度要求特别高，这空间可展开桁架结构尺寸较大，在空间经历恶就给结构设计提出了苛刻的要求。收稿日期：2011—12—06；修回日期：2012—04-一26作者简介：刘振玉(1980-)，男，工程师，研究方向为航天器总体设计。Email：liuzhenyul@spacechina．com。航天器工程例如太阳同步轨道卫星，暴露在空间环境中的此桁架结构在空间环境下，由于温度的剧烈变天线结构，其温度范围甚至超过(一100℃，100℃)化，会引起杆件的轴向伸缩，从而导致结构的变形。的区间。温度的剧烈变化引起天线支

8、撑桁架结构的特别是天线安装框架的变形，会严重影响天线的电变形，进而影响天线的形面精度，致使天线的电性能性能，必须加以控制。通过杆件热膨胀系数的设计，下降，因此必须对桁架结构进行热变形分析，对影响可以使天线安装框架的变形控制在允许的范围内，桁架热变形的主要因素进行参数设计]。以