星載合成孔徑雷達(dá)天線結(jié)構(gòu)的有限元分析.pdf

1、當(dāng)航天器沿空間軌道飛行時(shí)，其相對(duì)于太陽(yáng)和地球的位置不斷發(fā)生變化，同時(shí)受到各種遮擋關(guān)系的影響使得航天器要受到較大幅度的高低溫變化，從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎曲和變形。對(duì)于對(duì)型面精度要求較高的星載天線，若不進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì)，就有可能使天線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形，影響其電性能。所以星載天線的在軌溫度及熱變形理論分析研究具有重要的意義。
　　本文分析了航天器在軌運(yùn)行的工作環(huán)境及空間環(huán)境對(duì)其產(chǎn)生的影響。以一個(gè)15m×1.5m某平面天線為例，研究其在宇宙空間

2、環(huán)境中的熱平衡關(guān)系。該天線采用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用軟件分析前需要進(jìn)行預(yù)先的等效處理。文中采用等效板理論進(jìn)行等效計(jì)算。從約束方式入手進(jìn)行研究，改變?cè)撎炀€模型傳統(tǒng)的固定支撐方式，提出浮動(dòng)式支撐方案并建立該天線的浮動(dòng)式支撐模型。
　　建立了天線有限元分析模型，對(duì)天線模型進(jìn)行了模態(tài)分析。通過對(duì)天線模型的模態(tài)分析，得到了天線的固有振動(dòng)頻率和振型。確定了衛(wèi)星星體結(jié)構(gòu)與天線結(jié)構(gòu)之間的諧振關(guān)系及天線的合理基頻。為避免天線與星體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)耦合提供

3、了依據(jù)。為衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)提供模態(tài)參數(shù)。在星體的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使天線基頻與其他大型附件如太陽(yáng)帆板的基頻錯(cuò)開。
　　采用實(shí)體單元建立有限元模型，計(jì)算出在固定支撐方式和浮動(dòng)支撐方式下溫度梯度引起的熱應(yīng)力及熱變形。而傳統(tǒng)分析方法是按殼單元建立模型，忽略了溫度梯度引起的熱變形。分析結(jié)果表明：位移部分釋放的浮動(dòng)支撐方式比位移完全約束的固定支撐方式能夠釋放更多的結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力，抑制結(jié)構(gòu)的翹曲變形，有利于保持平板結(jié)構(gòu)的平面度。從而可以減薄天線模型，達(dá)到重量