索網(wǎng)式可展開天線結(jié)構(gòu)的反射面精度優(yōu)化調(diào)整技術(shù)研究.pdf

1、本文針對星載天線高精度、輕質(zhì)量的要求，以索網(wǎng)式天線為研究對象，較系統(tǒng)而深入地研究了初始平衡模型、靜、動力學(xué)分析、以及網(wǎng)面精度調(diào)整等問題，結(jié)果表明基于優(yōu)化技術(shù)的網(wǎng)面精度調(diào)整方法是可行的。具體如下： 1.建立了索網(wǎng)結(jié)構(gòu)非線性有限元模型，提出了基于優(yōu)化的綜合找形法，確定了索網(wǎng)式天線結(jié)構(gòu)的初始平衡模型。提出了兩種施加索網(wǎng)預(yù)張力的實(shí)現(xiàn)途徑：一是通過改變縱向調(diào)整索的張力來改變調(diào)整索對索網(wǎng)網(wǎng)面的作用力：另一種是通過改變網(wǎng)面上、下弦索的水平張力

2、來改變網(wǎng)面的受力狀況。數(shù)值結(jié)果表明，兩種方法都能獲得表面精度較高的初始模型，為索網(wǎng)式天線結(jié)構(gòu)預(yù)張力的施加奠定了基礎(chǔ)。 2.提出了基于優(yōu)化技術(shù)的網(wǎng)面精度調(diào)整法，以單片輻射網(wǎng)為例研究了網(wǎng)面精度調(diào)整的策略與方法。建立了以反射面表面精度為目標(biāo)，強(qiáng)度和頻率為約束的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。通過大量的數(shù)值計(jì)算，得出了基于索長改變量為設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化調(diào)整方法效率高的結(jié)論，為天線整體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)面調(diào)整奠定了基礎(chǔ)。 3.針對索網(wǎng)式大型星載天線整體結(jié)構(gòu)尺寸大

3、、剛性差、單元數(shù)量多、約束條件多的特點(diǎn)，分別采用變量歸并和累計(jì)函數(shù)技術(shù)，減少了設(shè)計(jì)變量與約束函數(shù)的個數(shù)。通過兩種途徑數(shù)值模擬了網(wǎng)面調(diào)整過程：一是對每片的16個縱向調(diào)整索都進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；另一種是對調(diào)整量和調(diào)整數(shù)目同時進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)值結(jié)果表明，兩種途徑都能實(shí)現(xiàn)所要求的表面精度，對天線的網(wǎng)面調(diào)整工作具有一定的指導(dǎo)意義。 4.建立了以片數(shù)、縱向索數(shù)和預(yù)張力為設(shè)計(jì)變量，表面精度和結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)，應(yīng)力和頻率為約束的混合變量雙目標(biāo)優(yōu)化模型，采用

4、權(quán)重系數(shù)法將雙目標(biāo)化為單目標(biāo)。數(shù)值結(jié)果表明，周邊支撐對天線結(jié)構(gòu)重量的影響較大，為提高天線的表面精度，可在設(shè)計(jì)階段適當(dāng)增多輻射單元的片數(shù)。這對天線的實(shí)際工程設(shè)計(jì)具有一定的參考價值。 5.簡要介紹了國內(nèi)外天線反射面表面精度的測量方法，提出了基于空間坐標(biāo)測量的索力測定方法，減少了工程中借助索力測定工具進(jìn)行測量的繁雜勞動。 6.初步研究了地面與太空有無地球引力影響的問題，給出了分析與優(yōu)化模型。通過實(shí)物縮比模型與數(shù)學(xué)模型迭代比較的