基于形狀記憶復(fù)合材料的可展開天線設(shè)計及實驗研究.pdf

1、空間可展開天線是空間可展開結(jié)構(gòu)中最重要的一個分支，目前其研究正從老舊的機械式結(jié)構(gòu)，逐漸向重量輕、可靠性高、成本低的新型可展開天線結(jié)構(gòu)發(fā)展。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，形狀記憶聚合物作為一種新型智能材料，逐漸成為研究熱點。碳纖維增強后的形狀記憶聚合物復(fù)合材料，既具有比強度、比剛度高的顯著優(yōu)點，又能夠?qū)崿F(xiàn)主動變形驅(qū)動，在空間可展開結(jié)構(gòu)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文基于一種熱固性形狀記憶聚合物復(fù)合材料，設(shè)計并研制了一種由形狀記憶復(fù)合材料鉸鏈驅(qū)

2、動的平面式可展開天線結(jié)構(gòu)。首先，對課題組自行研制的一種形狀記憶聚合物，進行了“熱-力學(xué)性能”表征，并對由此形狀記憶聚合物制成的形狀記憶鉸鏈片層彎曲進行了仿真研究，又通過實驗研究了該片層和鉸鏈的展開驅(qū)動及回復(fù)能力，得到了鉸鏈展開過程中的相關(guān)規(guī)律，結(jié)果表明形狀記憶復(fù)合材料具有一定的展開回復(fù)能力?；谏鲜鲅芯浚O(shè)計出了一種平面式可展開天線結(jié)構(gòu)，并通過系統(tǒng)的模態(tài)仿真研究，確定了最優(yōu)鉸鏈尺寸和配置位置。此外，還建立了單塊天線的展開運動學(xué)模型，以及

3、動力學(xué)微分方程，并基于ADAMS虛擬樣機技術(shù)，對單塊天線進行了展開動力學(xué)仿真研究，得到了其展開規(guī)律曲線，分析了展開過程中對衛(wèi)星本體位姿的影響。最后，運用氣浮法模擬零重力環(huán)境，對單塊天線進行了模擬環(huán)境下的展開實驗研究和展開狀態(tài)下的模態(tài)實驗研究，得到了天線展開角度隨時間的變化關(guān)系，以及展開狀態(tài)下天線的模態(tài)特性。
　　本文通過對可展開天線的理論和仿真分析，從理論層面證明了天線結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、展開過程的平緩性以及沖擊振動小的優(yōu)越性。并通