譯文歐洲大型可展開(kāi)天線發(fā)展?fàn)顟B(tài)及應(yīng)用

1、<p>　　歐洲大型可展開(kāi)天線：發(fā)展?fàn)顟B(tài)及應(yīng)用1 摘要 本論文研究了由主要的承包商：意大利阿爾卡特阿萊尼亞宇航公司和其它幾家合作伙伴在簽訂ESA合同下共同開(kāi)發(fā)的12米口徑的大型可展開(kāi)天線反射器展開(kāi)機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用實(shí)踐成果。關(guān)于用途的開(kāi)發(fā)活動(dòng)將在2006年9月最后確定，將開(kāi)啟依賴于歐洲技術(shù)的空間應(yīng)用的下一個(gè)挑戰(zhàn)。 本論文也列舉一部分飛行實(shí)驗(yàn)，是對(duì)大型可伸展天線應(yīng)用實(shí)踐的一個(gè)后續(xù)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槠淇梢栽谲壍乐泻藢?shí)其性能。 本論

2、文最后一部分概述了大型可展開(kāi)天線在系統(tǒng)水平上可能的用途。</p><p><b>　　2介紹/參考背景</b></p><p>　　LDA工程是致力于技術(shù)資格認(rèn)證、材料，以及在建立先進(jìn)的全球衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的特定要求而進(jìn)行的12米口徑反射器加工的一項(xiàng)工程。衛(wèi)星建成后，廣播和多媒體廣播服務(wù)將覆蓋整個(gè)歐洲，然而，也要考慮到系統(tǒng)參數(shù)在實(shí)現(xiàn)全球覆蓋和包括地球觀測(cè)及在科學(xué)中的應(yīng)

3、用等其他情況下的靈活性。LDA天線展開(kāi)研究包括進(jìn)行符合未來(lái)通信衛(wèi)星要求以及提升歐洲在戰(zhàn)略區(qū)域的地位要求的大直徑天線展開(kāi)系統(tǒng)硬件的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新。特別是通過(guò)調(diào)整反射器結(jié)構(gòu)中的元器件以及它們的集成方式建立了涵蓋6至25米口徑的一系列可展開(kāi)天線架構(gòu)體系。</p><p>　　LDA研究的職責(zé)分工如下：</p><p>　　阿爾卡特意大利阿萊尼亞空間公司：主要的承包商及系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，反射系統(tǒng)的射頻設(shè)計(jì)師。

4、</p><p>　　NPO EGS (俄羅斯)：反射器盤(pán)面的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證，</p><p>　　RSC ENERGIA (俄羅斯): 反射器盤(pán)面的驗(yàn)證</p><p>　　SENER(西班牙): 反射器微調(diào)機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證</p><p>　　HTS (瑞士): 反射器的臂鉸鏈(ADB), 包括管臂四肢的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證</p>&l

5、t;p>　　MAGNA (奧地利) 天線的手臂鎖緊和釋放機(jī)構(gòu)（AHD)的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。</p><p>　　目前，臂組件是合格的，12米反射天線的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)完成，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證正在進(jìn)行。一些測(cè)試活動(dòng)的規(guī)模在歐洲技術(shù)發(fā)展中是史無(wú)前例的,需要專門(mén)的努力。</p><p><b>　　3.LDA配置</b></p><p>　　LDA反射器是傳輸/

6、接收天線的一部分，該部分由一個(gè)直徑為12米、焦距為6.3米及一個(gè)3 m的偏移間隙的圓形投影口徑的拋物面構(gòu)成。LDA是由一個(gè)反射器天線和一個(gè)臂裝配而成的。</p><p>　　圖1. LDA展開(kāi)構(gòu)造</p><p>　　天線由一個(gè)射頻反射面，一個(gè)可展開(kāi)的支撐結(jié)構(gòu)和一個(gè)為指向飛船接口設(shè)計(jì)的壓緊系統(tǒng)組成。</p><p>　　圖2.展開(kāi)狀態(tài)的反射面</p>

7、<p>　　圖3.折疊狀態(tài)的反射面</p><p>　　機(jī)械臂是由四個(gè)鉸鏈，四個(gè)臂肢和兩個(gè)壓緊機(jī)構(gòu)組裝的。四個(gè)鉸鏈機(jī)構(gòu)結(jié)合在行程結(jié)束時(shí)的自鎖機(jī)構(gòu)（一次一個(gè)），可以完成四個(gè)臂桿的展開(kāi)運(yùn)動(dòng)，以保持角位置，并保證所需的的剛度和負(fù)載承載能力。</p><p>　　圖4. LDA鉸鏈（ADB）和臂肢部分 圖5.機(jī)械臂壓緊機(jī)構(gòu)裝配體</p><

8、p><b>　　圖6.微調(diào)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　微調(diào)機(jī)構(gòu)是一個(gè)可以用作連接反射鏡和機(jī)械臂的組合體，并能夠恢復(fù)在軌熱扭曲。外形已經(jīng)按照遵守PROTON火箭和ARIANE火箭允許的體積封套（整流罩直徑≈3.65米）和側(cè)壁和衛(wèi)星發(fā)射中心線相隔1.05米的要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)。包絡(luò)收納狀態(tài)時(shí)的天線裝配套件的包絡(luò)層尺寸為</p><p>　　長(zhǎng)4.3米（發(fā)射方向），

9、寬1.4米，0.7米厚（垂直于衛(wèi)星的壁）。</p><p>　　圖7.LDA收納狀態(tài)</p><p><b>　　4 子系統(tǒng)描述</b></p><p>　　4.1反射天線裝置的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　反射天線裝置包括：</b></p><p><b>　

10、　?射頻反射索網(wǎng)</b></p><p>　　?可展開(kāi)支撐結(jié)構(gòu)包括：</p><p><b>　　○作動(dòng)器的力環(huán)，</b></p><p><b>　　○徑向肋骨架，</b></p><p>　　○輻射狀延伸的懸臂，</p><p>　　○一個(gè)中央連接機(jī)構(gòu)，<

11、;/p><p><b>　　○抗扭加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，</b></p><p><b>　　○釋放系統(tǒng)，</b></p><p><b>　　○套裝裝置。</b></p><p><b>　　互聯(lián)系統(tǒng)</b></p><p>　　天線與一個(gè)壓緊

12、機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)在一起后與一個(gè)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)相連接。</p><p>　　圖8.展開(kāi)狀態(tài)的天線和發(fā)射壓緊機(jī)構(gòu)</p><p>　　每個(gè)索網(wǎng)帶有金屬罩，由直徑為15微米的鎢絲制作而成。</p><p>　　圖9.金屬網(wǎng)格的照片</p><p>　　這個(gè)索網(wǎng)被帶有670個(gè)可調(diào)諧的接口點(diǎn)的支撐結(jié)構(gòu)連接。</p><p>　　這個(gè)力環(huán)被一

13、組集電弓制作成，它可以通過(guò)套筒支柱改變它們的外形。這些集電弓的拓展引入了這些力環(huán)的直徑的增長(zhǎng)，并且增強(qiáng)了天線的展開(kāi)性能。</p><p>　　這些力環(huán)的組件和徑向肋由碳纖維層板制作而成。</p><p>　　4.2反射鏡一體化策略</p><p>　　每個(gè)部件都需經(jīng)過(guò)后續(xù)使用前的驗(yàn)收測(cè)試。這時(shí)所有的反射結(jié)構(gòu)部件都被整合在一個(gè)專用夾具上，它可以補(bǔ)償引力。索網(wǎng)單元被切割

14、成形，然后被一些界面元素通過(guò)專用地面輔助設(shè)備互聯(lián)并相互關(guān)聯(lián)，索網(wǎng)被整合到反射結(jié)構(gòu)上。索網(wǎng)附著點(diǎn)的轉(zhuǎn)換是天線整合的最后一步。</p><p>　　圖10.帶有索網(wǎng)的展開(kāi)狀態(tài)的天線頂視圖</p><p><b>　　5天線設(shè)計(jì)的要求</b></p><p><b>　　?幾何光學(xué)：</b></p><p&g

15、t;　　○配置：補(bǔ)償，拋物線</p><p>　　○設(shè)計(jì)的光圈大小：12米，圓形</p><p>　　○盤(pán)面尺寸：12X14.7米，厚度：1.7米</p><p><b>　　○焦距：6.3米</b></p><p>　　?發(fā)射狀態(tài)下的天線外形尺寸：</p><p><b>　　○直徑：

16、≤0.7米</b></p><p><b>　　○長(zhǎng)度：≤3.5米</b></p><p>　　?帶有鎖緊裝置的天線重量：≤70 Kg</p><p>　　?展開(kāi)天線的剛度：> 1.7 Hz</p><p>　　?表面精度（ RMS偏差）：≤2.5 mm</p><p>　　?

17、PIM的特性（帶有兩個(gè)166 W載波的5階和7階特性，）：≤-140 dBm</p><p>　　?設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)：ESA：ECSS-E-3000，ECSS-Q-20A，NASA/RSA:SSP 50094</p><p>　　6反射天線裝置的驗(yàn)證性測(cè)試</p><p>　　檢驗(yàn)大型反射天線質(zhì)量的測(cè)試項(xiàng)目參數(shù)：</p><p><b&g

18、t;　　?展開(kāi)可重復(fù)精度，</b></p><p><b>　　?表面精度和校準(zhǔn)，</b></p><p>　　?PIM的測(cè)量（靜態(tài)以及和微振動(dòng)）</p><p>　　?在重力補(bǔ)償下的功能性展開(kāi)測(cè)試，</p><p>　　?天線展開(kāi)狀態(tài)剛度，</p><p>　　?天線合攏狀態(tài)剛度，&

19、lt;/p><p><b>　　?正弦振動(dòng)，</b></p><p><b>　　?自然狀態(tài)，</b></p><p>　　?所有釋放裝置釋放時(shí)的爆炸沖擊，</p><p><b>　　?真空狀態(tài)，</b></p><p><b>　　?熱循環(huán)（8

20、次）</b></p><p><b>　　?表面精度和校準(zhǔn)，</b></p><p><b>　　?PIM測(cè)量</b></p><p>　　無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)（PIM）是在RSC ENERGIA的大型空間里演示的。</p><p>　　測(cè)試已經(jīng)證明，反射器在L波段由每個(gè)166瓦的兩個(gè)載波照

21、射時(shí)產(chǎn)生的PIM電平分別低于在第5和第7階波段下的-140 dBm，-145 dBm。 </p><p>　　建立包括壓緊子系統(tǒng)是75kg的質(zhì)量。外形精度在劃分網(wǎng)格整合之后好像產(chǎn)生了一個(gè)相當(dāng)優(yōu)秀的有效值，這個(gè)有效值的誤差在直徑為10m的地方在1mm以下。盡管現(xiàn)階段的測(cè)量展示了調(diào)整靈敏度使直徑到了邊緣上，但是所有的有效值仍然需要合并。最后的精度只能在最后的重力補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)中被公布出來(lái)。反射器的展開(kāi)已經(jīng)通過(guò)一個(gè)專用的ＧＳ

22、Ｅ作為的重力補(bǔ)償被成功的演示出來(lái)了。</p><p>　　圖11.在PIM實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下的反射天線</p><p>　　圖12.在GSE模擬下的盤(pán)狀展開(kāi)</p><p>　?。叮北鄄空归_(kāi)/閉鎖機(jī)構(gòu)（ADB）</p><p>　　廣泛而深入的研究已經(jīng)表明，鉸鏈的剛度對(duì)LDA的正常模式具有顯著的影響。因此，所選擇的鉸鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)巨大十字交叉筒外加兩個(gè)

23、大型預(yù)加載的薄截面球軸承和兩個(gè)支架組成。對(duì)鉸接單元就剛度和質(zhì)量進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。兩種不同的鉸鏈單元得到了應(yīng)用：</p><p>　　圖13.ADB鉸鏈1 圖14.ADB鉸鏈2、3、4</p><p>　　一個(gè)鉸鏈已經(jīng)提交，并且在鉸鏈/肢體級(jí)別進(jìn)行了詳盡的測(cè)試活動(dòng)，包括：</p><p><b>　　?標(biāo)準(zhǔn)接口測(cè)試&l

24、t;/b></p><p><b>　　?標(biāo)準(zhǔn)的電氣測(cè)試</b></p><p><b>　　?展開(kāi)測(cè)試檢查：</b></p><p><b>　　○機(jī)動(dòng)利率</b></p><p><b>　　○閉鎖功能</b></p><p&

25、gt;<b>　　?振動(dòng)測(cè)試</b></p><p><b>　　?鉸鏈剛度</b></p><p><b>　　?啟動(dòng)負(fù)載</b></p><p><b>　　?電視測(cè)試</b></p><p><b>　　○機(jī)動(dòng)利率</b><

26、;/p><p><b>　　○生命周期</b></p><p><b>　　○閉鎖功能</b></p><p>　　臂肢是基于CFRP K63B12的纏繞管。熱傳導(dǎo)高的纖維提供了會(huì)導(dǎo)致低的熱扭曲的非常均勻的軸向和周向溫度分布。此外，K63B12纖維具有的非常高的比彈性模量為臂肢提供了所需的高剛度。臂肢的樣本已經(jīng)進(jìn)行了一個(gè)詳盡的

27、測(cè)試活動(dòng)，包括：</p><p><b>　　?層壓板性能測(cè)試</b></p><p><b>　　○剛度和強(qiáng)度</b></p><p><b>　　○CTE</b></p><p><b>　　○熱傳導(dǎo)</b></p><p>&

28、lt;b>　　?粘性測(cè)試</b></p><p><b>　　○粘合性</b></p><p><b>　　○粘合樣品測(cè)試</b></p><p>　　○在組裝環(huán)境下的拉力測(cè)試</p><p>　　?I/F強(qiáng)度測(cè)試-臂肢靜載荷試驗(yàn)</p><p>　　圖15

29、.扭力測(cè)試下的鉸鏈 圖16.臂肢樣品的性能測(cè)試</p><p><b>　　成果：</b></p><p>　　?鉸鏈4和大型可展開(kāi)天線建設(shè)的臂部3的一部分，測(cè)試和驗(yàn)證</p><p>　　?鉸鏈質(zhì)量測(cè)試證明了：</p><p>　　○大型的天線可以用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)展開(kāi)</p>

30、<p>　　○可以提供需要保持與止動(dòng)轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　○閉鎖裝置無(wú)間隙</b></p><p>　　○一個(gè)絕佳的展開(kāi)角度重復(fù)精度已達(dá)到</p><p>　　○最后的展開(kāi)角度可以在0.004度步內(nèi)被適應(yīng)</p><p>　　?臂肢質(zhì)量鑒定試驗(yàn)可以證明，碳纖維適合這種應(yīng)用，因此：</p>

31、<p>　　○結(jié)構(gòu)剛度達(dá)到最大化</p><p>　　○熱變形是達(dá)到最小化</p><p><b>　　○強(qiáng)度需求被滿足</b></p><p>　　臂部壓緊機(jī)構(gòu) (AHD)</p><p>　　天線臂部的壓緊和分離機(jī)構(gòu)是用來(lái)在發(fā)射時(shí)限制天線臂的分肢和改變軌道的，最終通過(guò)釋放他們來(lái)獲得展開(kāi)。AHD被煙火裝置

32、和預(yù)壓鋼螺栓發(fā)動(dòng)，通過(guò)被釋放使得機(jī)構(gòu)能夠展開(kāi)。</p><p><b>　　圖17.AHD結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　天線的工程鑒定樣機(jī)測(cè)試試驗(yàn)包含的項(xiàng)目：</p><p>　　?正弦和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)</p><p><b>　　?靜載荷試驗(yàn)</b></p><p>　　

33、? 超高溫時(shí)釋放條件下的熱力試驗(yàn)</p><p><b>　　?性能試驗(yàn)</b></p><p><b>　　? 多次釋放試驗(yàn)</b></p><p><b>　　? 附加功能試驗(yàn)</b></p><p>　　天線臂部的壓緊和分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了。因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)是基于

34、一般的側(cè)壁的，因此一旦一個(gè)任務(wù)被選中，那么壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就需要去適應(yīng)滿足實(shí)際真實(shí)的機(jī)械試制圖紙。</p><p>　　反射器微調(diào)機(jī)構(gòu)(RTM)</p><p>　　反射器微調(diào)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)反射器盤(pán)面方向精調(diào)的目的。它被設(shè)計(jì)和測(cè)試去承受發(fā)射環(huán)境條件，使得在斷電的情況下讓發(fā)射器定位完成。這個(gè)設(shè)計(jì)有助于提高抗剛度。兩軸微調(diào)機(jī)構(gòu)由三部分組成，它們連接著LDR和ARM。其中一個(gè)部分是末端為球狀節(jié)的固定

35、支座，另外兩部分是一個(gè)末端為靈活的萬(wàn)向節(jié) 另一個(gè)末端為球狀節(jié) ( 被固定的部分末端都有球狀節(jié)）的線性操縱機(jī)構(gòu)和彈性側(cè)向剛性元件。</p><p>　　圖18.微調(diào)機(jī)構(gòu)原理</p><p>　　RTM能夠使得被完全展開(kāi)的反射盤(pán)面定位在正負(fù)1.5度的范圍內(nèi)，每個(gè)正交軸精度少于0.003度?？紤]到臂和反射器的剛度，RTM在軌道內(nèi)配置的剛性值大于2.5赫茲。RTM在發(fā)射狀態(tài)的第1階頻率大于200H

36、z。RTM的質(zhì)量低于5Kg。每個(gè)由SENER公司生產(chǎn)的線性操縱機(jī)構(gòu) 包括步進(jìn)電機(jī)，滾柱絲杠，球軸承和軸向的解耦裝置 ，在發(fā)射條件下它在底部解耦線性操縱機(jī)構(gòu)的上部。一旦進(jìn)入軌道，該閂鎖的線性去耦操作是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。</p><p>　　RTM已經(jīng)被提交給一個(gè)詳盡的測(cè)試試驗(yàn)，包括環(huán)境 ，振動(dòng)，熱真空循環(huán)的功能測(cè)試，和能夠顯示它在真空中飛行的壽命試驗(yàn)。所有的被用于RTM的資格模型的零部件都是飛行的標(biāo)準(zhǔn)。</p

37、><p><b>　　預(yù)算</b></p><p>　　LDA的總質(zhì)量為215公斤，在發(fā)射器展開(kāi)后，仍有26公斤的重量固定在衛(wèi)星上。該LDA重量是在有AOC的干擾和整體質(zhì)量的情況下天線變形所造成的結(jié)果。一個(gè)松弛的天線指向要求允許在AOCS干擾下減少LDA的整體質(zhì)量。</p><p><b>　　LDA的功率要求：</b><

38、;/p><p><b>　　?啟動(dòng)：無(wú)需電源</b></p><p>　　?衛(wèi)星的轉(zhuǎn)換軌道，高達(dá)150W峰值，</p><p>　　?LDA的展開(kāi)：50W峰值，臂的展開(kāi)持續(xù)4小時(shí)以及高達(dá)16W時(shí)盤(pán)的展開(kāi)持續(xù)0.5小時(shí)</p><p>　　?壓緊機(jī)構(gòu)釋放的熱源：每個(gè)釋放機(jī)構(gòu)10秒到30秒 2-6安培電流</p>

39、<p><b>　　8 系統(tǒng)分析</b></p><p>　　已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，以便：</p><p>　　?評(píng)估符合系統(tǒng)要求;</p><p>　　?定義子系統(tǒng)的要求;</p><p>　　分析評(píng)估LDA的展開(kāi)/存放的自然頻率，結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和反射器指向錯(cuò)誤所引起的兩個(gè)衛(wèi)星姿態(tài)控制演習(xí)和熱彈性變形操作。條

40、款中的子系統(tǒng)要求已經(jīng)定義了接口，設(shè)計(jì)載荷 、剛度和機(jī)械熱性能。</p><p>　　LDA正常模式（ MSC Nastran軟件）?展開(kāi)的配置：0.67赫茲?存放的配置： 40赫茲。</p><p>　　對(duì)AOC干擾的響應(yīng)（MSC Nastran軟件）</p><p>　　分析評(píng)估天線在正常模式下運(yùn)行AOCS的可能性和LDA在極端AOCS操縱下的存活能力。<

41、;/p><p>　　最壞的情況下的結(jié)果是LDA上面的反射器重心的6毫米位移為和0.06度旋轉(zhuǎn)組合的變形。</p><p>　　熱彈性變形（MSC Nastran軟件）</p><p>　　最壞情況下的結(jié)果是反射器重心的1.5mm位移和0.02度旋轉(zhuǎn)的組合。盤(pán)面失真分析表明最壞的情況是包括熱力誤差以及集成誤差的RMS為3毫米的表面精度。</p><p&

42、gt;　　射頻熱狀態(tài)下的彈性變形的表現(xiàn)（GRASP）</p><p>　　根據(jù)熱變形最壞的L波段天線的表現(xiàn)得出，包納的盤(pán)面制造誤差是：包括0.03度的束斜視和旁瓣電平增加0.7分貝，EOC為0.6分貝的增益變化。</p><p>　　頻率響應(yīng)（MSC Nastran軟件）</p><p>　　分析目的是為了評(píng)估所允許的5.0 Hz到125.0Hz的范圍內(nèi)最大正弦輸入

43、譜，以克服LDA的設(shè)計(jì)載荷（20 g的各個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行）。正弦輸入環(huán)境是：</p><p><b>　　表1：正弦振動(dòng)環(huán)境</b></p><p>　　圖19：LDA有限元模型存放配置</p><p>　　LDA頻率響應(yīng)分析的結(jié)果顯示需要29赫茲和45赫茲到60赫茲的范圍內(nèi)最小值（沿各個(gè)方向≈0.7克）左右的陷波。其他陷波（沿各個(gè)方向≈0.6

44、克）需要更高的頻率，約為100赫茲。一直保守認(rèn)為2％的阻尼系數(shù)。由于LDA機(jī)制沒(méi)有線性行為，較高阻尼值有望由此產(chǎn)生小陷波要求。</p><p><b>　　流星體</b></p><p><b>　　分析目的是估計(jì)：</b></p><p>　　?微流星體（MM）的影響引起的反射面網(wǎng)爆擊傷害的風(fēng)險(xiǎn)</p>&

45、lt;p>　　?單線的數(shù)量可能割斷MM的影響</p><p>　　?LDA RTM的脆弱性</p><p>　　15年間MM影響所切斷的單絲的總數(shù)約為50000-150000，對(duì)應(yīng)于0.02％-0.07％的總數(shù)量的線材。通過(guò)試驗(yàn)證明，這些損害對(duì)天線的表現(xiàn)，甚至PIM，沒(méi)有影響。</p><p>　　對(duì)于RTM結(jié)構(gòu)估計(jì)為超過(guò)為期15年的無(wú)穿孔概率為0.9989，

46、</p><p>　　對(duì)應(yīng)于一個(gè)平均時(shí)間為13600年的射孔。</p><p>　　動(dòng)態(tài)分析（SAMCEF Mecano）</p><p>　　這些分析的目的是調(diào)查L(zhǎng)DA在臂部展開(kāi)、反射面展開(kāi)和RTM驅(qū)動(dòng)時(shí)的受力行為。LDA的分析已經(jīng)用SAMCEF美卡諾由SAMTECH開(kāi)發(fā)軟件完成。</p><p>　　為了評(píng)估已經(jīng)進(jìn)行的分析：</p&

47、gt;<p>　　?RTM在展開(kāi)過(guò)程中，鉸鏈和S/ C接口負(fù)載;</p><p>　　?系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為（以評(píng)估在展開(kāi)過(guò)程中所需的鉸鏈剛度）;</p><p>　　?沖擊載荷鉸鏈鎖定;</p><p><b>　　?展開(kāi)時(shí)間。</b></p><p>　　分析表明，S/C接口負(fù)載，鉸鏈和RTM總是低于進(jìn)行瞬態(tài)

48、響應(yīng)分析模擬的AOC的生存環(huán)境評(píng)估的負(fù)載。</p><p>　　第二個(gè)分析實(shí)例是對(duì)RTM進(jìn)行模擬仿真。</p><p>　　進(jìn)行仿真提供的結(jié)果：</p><p>　　?必需的RTM驅(qū)動(dòng)力為L(zhǎng)DR旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　?位移，旋轉(zhuǎn)和加速度反射C.o.G。</p><p>　　最大驅(qū)動(dòng)力小于50N，與RTM設(shè)計(jì)是一致

49、的。穩(wěn)定化時(shí)間約為10秒鐘。</p><p>　　最后的分析實(shí)例是對(duì)LDR盤(pán)面展開(kāi)進(jìn)行模擬的分析。</p><p>　　LDR是一個(gè)完整的模型，其目的是：</p><p><b>　　?檢查設(shè)計(jì)。</b></p><p>　　?評(píng)估在部署過(guò)程中的動(dòng)態(tài)行為。</p><p>　　?評(píng)估在啟動(dòng)和加速階

50、段結(jié)束時(shí)的最終沖擊引起的載荷。</p><p>　　圖20.LDR力環(huán)半徑隨時(shí)間變化曲線</p><p><b>　　熱學(xué)分析</b></p><p>　　LDA熱學(xué)設(shè)計(jì)是基于一個(gè) 鈍化的方法,輔以加熱器。主要設(shè)計(jì)概念:</p><p>　　?在釋放和展開(kāi)天線之前，有源控制在S/C+Xpanel(10<T<2

51、0°C)范圍內(nèi)限制熱彈性應(yīng)力。</p><p>　　?整個(gè)天線臂,包括鉸鏈(不是馬達(dá)),覆蓋著十多層互連包絡(luò)層。</p><p>　　?加熱器/馬達(dá)用于在有加熱需求時(shí)提供能量。</p><p>　　?各邊緣都由高導(dǎo)電性纖維K63B12組成，以減少軸向和周向溫度梯度。纖維導(dǎo)致層壓板的平行和橫向電導(dǎo)率數(shù)據(jù)分別等于240和100 W / m /°C&l

52、t;/p><p>　　?關(guān)于反射鏡，輻射交換是由表面完成,不使用多層互連。加熱器是執(zhí)行受電弓上的制動(dòng)器。</p><p>　　七個(gè)分析實(shí)例的運(yùn)行軌道已經(jīng)確定，包括轉(zhuǎn)移和漂移軌道，地球靜止軌道和安全模式BOL和EOL條件的軌道。</p><p>　　表二 提供了組件計(jì)算溫度和所需值 </p><p>　　Tqual = Tcomputed + T

53、uncertancy +Qualification margin</p><p>　　表2:LDA計(jì)算溫度</p><p><b>　　9 飛行演示</b></p><p>　　一個(gè)飛行實(shí)驗(yàn)(FE)計(jì)劃在2006年10月份開(kāi)始,一旦達(dá)到了LDA發(fā)射地面條件要求。</p><p>　　為了演示天線性能，飛行試驗(yàn)將在獅子座軌

54、道將完整LDA與給水系統(tǒng)、一個(gè)負(fù)載和儀表裝配在一起。</p><p>　　飛行實(shí)驗(yàn)的任務(wù)目標(biāo)是:</p><p>　　?在軌部署LDA 12米口徑天線進(jìn)行L / s波段操作。</p><p>　　?通過(guò)與一個(gè)已知的源連接或用攝影測(cè)量技術(shù)直接測(cè)量表面，驗(yàn)證反射器在軌形狀和穩(wěn)定性。 </p><p>　　?驗(yàn)證無(wú)源交調(diào)調(diào)制產(chǎn)品在軌道環(huán)境</

55、p><p><b>　　模塊化和適應(yīng)性概念</b></p><p>　　展開(kāi)的反射器可以在展開(kāi)的天線上用來(lái)進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究：</p><p>　　?從地球靜止或其他軌道與地面進(jìn)行通訊,</p><p><b>　　?地球觀測(cè),</b></p><p><b>　　

56、?深空觀測(cè),</b></p><p>　　?高增益天線的科學(xué)任務(wù)</p><p>　　大型可展開(kāi)天線的體系結(jié)構(gòu)可適應(yīng)一系列廣泛的替代配置：</p><p>　　?衍生工具可以構(gòu)造成為光學(xué)系統(tǒng)，</p><p>　　?直徑可以根據(jù)需要在6到25米,</p><p>　　?表面可以形狀在一定范圍內(nèi)。</p

57、><p>　　o接口與支撐結(jié)構(gòu)可以:中央(配置于當(dāng)前已驗(yàn)證模型)</p><p><b>　　o側(cè)面,</b></p><p><b>　　o外部</b></p><p>　　可以根據(jù)任務(wù)的需要添加外圍一個(gè)方向的微調(diào)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　LDA在系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用</p&g

58、t;<p>　　對(duì)于地球觀測(cè)科學(xué),特別是對(duì)于電信行業(yè)而言，可展開(kāi)的反射鏡陣列的口徑跨度為6米至25米之間的關(guān)鍵技術(shù)是可行的。</p><p>　　對(duì)于地球觀測(cè)，低頻率合成孔徑雷達(dá)(SAR)和基于arrayfed輻射計(jì)配置將可能出現(xiàn)。</p><p>　　對(duì)于科學(xué)任務(wù),主要致力于非常大的基礎(chǔ)干涉儀(VLBI)。特別是VLBI依附在美聯(lián)儲(chǔ)雙反射鏡光學(xué)中心的20米口徑的訂單。<

59、;/p><p>　　衛(wèi)星系統(tǒng)旨在支持個(gè)人(窄帶)和寬帶通信服務(wù),在移動(dòng)和固定的環(huán)境,這些具有靈活性和重用性性質(zhì)的關(guān)鍵因素顯示了LDA項(xiàng)目的工業(yè)和商業(yè)潛力。</p><p>　　2G衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)支持個(gè)人窄帶、雙向通信，例如電話或在移動(dòng)環(huán)境中的低比特率數(shù)據(jù)傳輸。LDA保證的高天線增益點(diǎn)波束，允許使用手持（移動(dòng)）終端減小全方位天線。3G衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)旨在支持寬帶通信延伸服務(wù)類型（相對(duì)于2G系統(tǒng)增加支持的

60、比特率）。在此背景下，作為一種可能的應(yīng)用實(shí)例，LDA是適合于用在衛(wèi)星數(shù)字多媒體廣播（S-DMB）系統(tǒng)的。S-DMB的目標(biāo)是通過(guò)補(bǔ)充地面信號(hào)不可用的地方，通過(guò)提供額外的“下載”通信資源，利用固有的衛(wèi)星廣播和組播性能提升第三代地面UMTS網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)SDMB系統(tǒng)支持單向（向前）移動(dòng)用戶終端鏈路和采用標(biāo)準(zhǔn)的第三代合作伙伴項(xiàng)目、UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)的空中接口。由S-DMB所支持的典型多媒體應(yīng)用是推送、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)流。前者允許預(yù)先錄制的多媒體內(nèi)容，

61、如音樂(lè)，視頻，新聞，交通信息等發(fā)送到用戶終端。這些內(nèi)容適合于高速緩存中的用戶終端，且是由用戶基于自己利益的基礎(chǔ)上所選擇出來(lái)的。流服務(wù)允許用戶終端在從內(nèi)容服務(wù)器傳輸?shù)耐瑫r(shí)以連續(xù)的方式播放同步流媒體（比如視頻和音頻）。，在S-DMB系統(tǒng)中也設(shè)想可以有在陸地UMTS網(wǎng)絡(luò)中的相同的用戶終端設(shè)備操作。唯一的區(qū)別是為了接收衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商也要支持更寬的工作</p><p><b>　　12.結(jié)論</b><

62、;/p><p>　　LDA的研究已經(jīng)完成可展開(kāi)天線集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造和驗(yàn)證。合同覆蓋了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析活動(dòng)。</p><p><b>　　關(guān)鍵組件:</b></p><p>　　1.完整的反射器盤(pán)面壓緊機(jī)構(gòu),(LDR)</p><p>　　2.一個(gè)天線臂的鉸鏈,(ADB)</p><p>　　3.

63、指向機(jī)構(gòu)(RTM)</p><p>　　4.單翼壓緊裝置(AHD)</p><p>　　5.部分天線臂的邊緣</p><p>　　所有計(jì)劃的部分已經(jīng)生產(chǎn)。</p><p>　　驗(yàn)證公司已經(jīng)對(duì)除了反射器的所有機(jī)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證測(cè)試。大型可展開(kāi)反射器是在地面進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。</p><p>　　在GSE上已經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證了的設(shè)計(jì)要求

64、包括存放包絡(luò)尺寸、金屬網(wǎng)格在展開(kāi)期間的兼容性、收起和展開(kāi)的形狀在展開(kāi)后的的重復(fù)精度、無(wú)源互調(diào)制、質(zhì)量、單元?jiǎng)偠取㈩A(yù)緊力分布、機(jī)動(dòng)利率。</p><p>　　其它后續(xù)的實(shí)驗(yàn)包括模型在重力補(bǔ)償下的配置和存放精確度，熱循環(huán)測(cè)試、環(huán)境測(cè)試和在環(huán)境老化后的PIM測(cè)試。</p><p><b>　　13鳴謝</b></p><p>　　作者要感謝ASI和歐

65、空局開(kāi)展這一具有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)。特別感謝EGS能源公司，AASI和歐空局，以及ESA莫斯科辦事處和阿萊尼亞公司莫斯科辦公室的技術(shù)人員的支持。</p><p><b>　　14參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] L. Scialino, P. Pellegrino, A. Cherniavsky, et al, "Presentation of Ref

66、lector Dish Development Activities and Achieved Performances", Proceedings of 28thAntenna Workshop, ESA Estec Noordwijk, May 2005.</p><p>　　[2] L. Scialino, A. Cherniavsky, J. Santiago Prowald, et al, &

67、quot;Large Deployable Reflector Study Presentation of System Activities and ARM Components Development", Proceedings of 28thAntenna Workshop, ESA Estec Noordwijk, May 2005.</p><p>　　[3] I. Andrikopoulos

68、, T. Gallet, M. Durand, J. Vandermot, T. Dubois, L. Roullet, E. Bourdin, G. Kolonias, “The MoDiS experimental platform for the alidation and demonstration of S-DMB functions and services”, Proceedings of EMPS 2004 and AS