徑射狀空間可展天線的多體動力學分析.pdf

1、隨著我國移動通訊、大地觀測和太空探測等航天技術(shù)的發(fā)展，迫切需要研發(fā)大口徑空間天線。可展環(huán)狀桁架天線是目前應用較多的一種大型空間天線，但在應用中發(fā)現(xiàn)其存在固有頻率低、驅(qū)動力矩大、鉸鏈間隙大、展開精度低、可靠性差等缺點。所以開展新型空間可展天線結(jié)構(gòu)設計與動力學分析的研究是一項十分重要和必要的工作。 本文在綜合分析現(xiàn)有可展桁架天線結(jié)構(gòu)特點的基礎上，采用創(chuàng)新技法，從原理上創(chuàng)建了一種新的空間可展天線結(jié)構(gòu)——徑射狀可展天線；采取差動螺旋機構(gòu)

2、與剪刀形展開機構(gòu)相結(jié)合，提出了一種可供徑射狀可展天線使用的新型展開機構(gòu)。針對徑射狀空間可展開天線循環(huán)對稱的特點，以其單支展開機構(gòu)為研究對象，基于多剛體動力學理論，采用牛頓一歐拉法建立了其展開機構(gòu)的剛體動力學方程，通過求解動力學微分方程，對展開過程中剛體運動特性進行了數(shù)值計算。在剛體動力學分析的基礎上，采用多柔體動力學理論，將有限元技術(shù)、子結(jié)構(gòu)原理和拉格朗日方程結(jié)合，推導了大范圍剛體運動情況下，柔體之間的耦合質(zhì)量陣、耦合剛度陣和廣義力陣，

3、建立了展開機構(gòu)的多柔體動力學方程。采用數(shù)值方法在MATLAB平臺上進行了多柔體動力學分析。針對天線的工作狀態(tài)，采用ANSYS軟件對天線反射器進行了結(jié)構(gòu)動力學分析，獲得了天線反射器的固有頻率與固有振型，并研究了結(jié)構(gòu)的諧響應、沖擊響應和隨機響應特性。 數(shù)值計算及仿真結(jié)果表明：差動螺旋相結(jié)合的剪刀形伸展機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、展開可靠性高、各單元嚴格同步展開、展開過程可控、展開到位時沖擊小等特點；多柔體動力學模型較多剛體模型更好地反映了展開