星載大型可展開天線熱分析技術(shù)研究.pdf

1、本文結(jié)合某星載大型可展開天線的設(shè)計(jì)工作，吸取了國內(nèi)外星載天線熱控設(shè)計(jì)的最新研究成果，運(yùn)用CAD/CAE、熱——結(jié)構(gòu)集成分析等先進(jìn)手段，深入探討了星載可展開天線的熱分析技術(shù)，提出了解決星載可展開天線熱分析問題的熱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本文闡述的主要內(nèi)容包括： 1．對(duì)國內(nèi)外星載天線熱控技術(shù)（包括熱設(shè)計(jì)、熱分析與熱試驗(yàn)）的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了概述，總結(jié)了星載天線的一般熱設(shè)計(jì)原則和步驟，給出了星載天線熱分析流程的框架結(jié)構(gòu)，提出了研究大型可展

2、開天線的一體化熱—結(jié)構(gòu)分析方法。 2．對(duì)于復(fù)雜天線結(jié)構(gòu)，為提高計(jì)算地球反照輻射和地球紅外輻射外熱流的精度和速度，提出了采用蒙特卡洛法計(jì)算星載天線表面軌道外熱流的原理和方法。 3．針對(duì)天線的復(fù)雜桁架結(jié)構(gòu)對(duì)于不同熱源的遮擋問題，提出了采用光線投影算法計(jì)算星載天線太陽直接輻射的外熱流的方法，推導(dǎo)了天線桁架桿件之間和天線面之間的遮擋系數(shù)計(jì)算公式。 4．針對(duì)某大型可展開天線的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了熱分析有限單元方案并設(shè)置了天

3、線在軌計(jì)算工況。開展了周邊桁架式星載可展開天線的在軌瞬態(tài)溫度場(chǎng)的計(jì)算，首次從全軌道角度對(duì)不同工況下天線溫度場(chǎng)進(jìn)行了全面分析計(jì)算，熱分析結(jié)果對(duì)天線的熱控設(shè)計(jì)具有十分現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。 5．采用熱—結(jié)構(gòu)一體化的分析方法，計(jì)算出組成可展開天線主要結(jié)構(gòu)——桁架桿單元由于溫度引起的等效結(jié)點(diǎn)熱載荷，并建立了相應(yīng)的熱彈性有限元方程。求解了周邊桁架式星載可展開天線的熱變形和熱應(yīng)力，并首次全面分析了在軌位置、不同熱物性參數(shù)、天線約束位置對(duì)天線型面均

4、方根誤差的影響，給出了能達(dá)到天線工程設(shè)計(jì)要求的熱控方案。 6．對(duì)影響星載天線溫度水平及梯度的諸多因素進(jìn)行了全面分析，利用TMG和正交試驗(yàn)法安排的試驗(yàn)方案進(jìn)行了多種試驗(yàn)仿真分析，并在此建立了星載天線在軌熱一結(jié)構(gòu)耦合優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型；采用改進(jìn)的基本遺傳算法十模擬退火算法組成的混合遺傳算法對(duì)星載天線的熱參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 7．研究了在軌熱環(huán)境對(duì)地面網(wǎng)面調(diào)整結(jié)果的影響，首次提出了基于在軌熱環(huán)境下結(jié)合距離權(quán)因子與遺傳算法進(jìn)行周