用于卫星展开式平面天线的新型铰链研究.pdf

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1、第25卷第5期航天器工程V01．25No．52016年10月SPACECRAFTENGINEERING51用于卫星展开式平面天线的新型铰链研究许广兵曹子振王琨(天津航天机电设备研究所，天津300458)摘要为保证卫星平面天线展开后工作面“无突出物和零板间缝隙”，提出一种新型铰链设计。采用该铰链的天线展开后，铰链不会突出在天线上表面，不会对天线波束的发射带来干扰。基于ADAMS软件，建立了装有新型铰链的平面天线展开动力学模型；通过动力学分析和计算，确定了铰链设计的相关参数。根据设计参数和平面天线的安装要求，研制了3套铰链样机，并进行了多次展开试验验证。试验结果表明：装有该新型铰链的

2、天线展开动作平稳，同步性好，联动装置中的绳索在天线展开过程中未出现松弛现象，因此新型铰链满足平面天线的使用要求，具有工程应用价值。关键词卫星平面天线；新型铰链；动力学分析；展开试验中图分类号：V414文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．05．008ResearchonaNovelHingeUsedforSatelliteDeployedPlaneAntennaXUGuangbingCAOZizhenWANGKun(TianjinInstituteofAstronauticsElectromechaniealDevice，Tianjin

3、300458，China)Abstract：Torealize“non—outshootandnon—gap”forthesatelliteplaneantenna，anovelhingeisproposed．Thisnovelhingedoesn’tprojectonthetopsurfaceofantennawhentheantennade—ploys，thuswon’tbringanyjammingtothewaveemittingoftheantenna．Adynamicsimulationmodelofplaneantennaassembledwiththisnovel

4、hingeisestablishedbyusingthesoftwareofADAMS，andrelevantdesignparametersofthehingearedetermined．Basedonthesimulationre—suitsandtheassemblyrequirements，threehingesaredevelopedandthedeploymenttestsarecar—riedout．Thetestresultsshowthattheplaneantennaassembledwiththenovelhingesdeploysstablyandsync

5、hronously，andnorelaxationphenomenonintheclosecableloopoccursinthede—ploymentprocess．Thenovelhingesatisfiestheuseneedsofplaneantennaanditcountsfortheengineeringapplication．Keywords：satelliteplaneantenna；novelhinge；dynamicanalysis；deploymenttest1引言平面可展开天线作为星载通信天线，应用于航天领域已有30多年的历史。天线在发射时处于折叠状态，在

6、卫星到达预定轨道位置后展开。目前，卫星平面天线的展开机构主要有桁架式‘1。21和铰链式口。41两种。美国的“海洋卫星”(Seasat)、ESA的欧洲遥感卫星一1(ERS一1)及日本的“先进陆地观测卫星”(AI。OS)的天线，都采用桁架式展开机构。桁架式展开机构的刚度较高，但结构复杂，质量较大，发射成本高。ESA“环境卫星”(Envisat)的高级合成孔径雷达(ASAR)天线，采用了铰链式的平面可展开天线，天线展开后铰链全部位于天线背面。不过，收稿日期：2016一02—16；修回日期：2016-07—10作者简介：许广兵．男，研究员，从事航天器配套产品研制工作。Email：gbxu

7、65@163．corn。航天器工程25卷天线展开时必须采用主动控制的分步展开方式，且铰链较大，增加了展开控制难度；另外，铰链会随着天线折叠层数的增多而加大，增加了质量和发射成本。本文提出了一种用于卫星平面天线展开的新型铰链。该铰链可以保证天线展开后各基板之间无间隙，且铰链全部位于天线背面；同时，配合使用联动装置，就能保证各基板的同步展开。相比国外现有的天线展开机构，它有诸多优势：①质量较小，大幅度降低了发射成本；②全机械设计，无需电路控制，可靠性高；③天线展开后相邻基板间隙小于2