星載合成孔徑雷達天線結(jié)構(gòu)的有限元分析.pdf

1、當航天器沿空間軌道飛行時，其相對于太陽和地球的位置不斷發(fā)生變化，同時受到各種遮擋關(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。對于對型面精度要求較高的星載天線，若不進行合理的熱設(shè)計，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行的工作環(huán)境及空間環(huán)境對其產(chǎn)生的影響。以一個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行預(yù)先的等效處理。文中采用等效板理論進行等效計算。從約束方式入手進行研究，改變該天線模型傳統(tǒng)的固定支撐方式，提出浮動式支撐方案并建立該天線的浮動式支撐模型。
　　建立了天線有限元分析模型，對天線模型進行了模態(tài)分析。通過對天線模型的模態(tài)分析，得到了天線的固有振動頻率和振型。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)的動態(tài)耦合提供

3、了依據(jù)。為衛(wèi)星總體設(shè)計提供模態(tài)參數(shù)。在星體的設(shè)計時應(yīng)該使天線基頻與其他大型附件如太陽帆板的基頻錯開。
　　采用實體單元建立有限元模型，計算出在固定支撐方式和浮動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，達到重量