星載拋物面天線在軌熱-結(jié)構(gòu)耦合分析.pdf

1、探月工程、衛(wèi)星導(dǎo)航等航天技術(shù)的發(fā)展對(duì)衛(wèi)星天線在軌運(yùn)行精度和穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。如何提高大口徑星載天線在軌運(yùn)行時(shí)的精度及穩(wěn)定性是現(xiàn)今存在的一大難題。本文以拋物面型星載天線為研究對(duì)象，分析其在近地軌運(yùn)行時(shí)的外熱流、溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)的變化情況和影響因素，為天線的熱設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　本文首先對(duì)星載天線熱、結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，分析現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)、不足和未來發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)星載天線空間外熱流進(jìn)行系統(tǒng)研究：進(jìn)行空間熱輻射和在

2、軌外熱流理論分析；采用Monte-Carlo方法，利用C++語言進(jìn)行編程，建立天線面和能束發(fā)射模型，計(jì)算得到天線面吸收軌道外熱流，并驗(yàn)證其正確性；分析計(jì)算結(jié)果，得出星載天線在近地軌道運(yùn)行時(shí)所受到軌道外熱流的變化規(guī)律，以及天線表面特性對(duì)外熱流吸收的影響情況。然后，利用有限元方法對(duì)星載天線外熱流作用影響下的在軌溫度場(chǎng)變化進(jìn)行分析。建立天線面離散數(shù)學(xué)模型，采用伽遼金方法推導(dǎo)天線面穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場(chǎng)理論公式。利用Patran/Natran軟件進(jìn)行

3、溫度場(chǎng)仿真，得到天線面在軌溫度場(chǎng)變化規(guī)律；通過改變天線表面特性和材料屬性，分析天線面溫度場(chǎng)變化的影響因素，為天線熱設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。最后，對(duì)星載天線在空間熱載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行分析。采用與溫度場(chǎng)計(jì)算相同的有限元離散模型，推導(dǎo)天線結(jié)構(gòu)場(chǎng)計(jì)算理論公式。利用Patran/Nastran軟件對(duì)天線瞬態(tài)結(jié)構(gòu)場(chǎng)進(jìn)行仿真，得到天線在軌運(yùn)行時(shí)的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，分析天線的熱變形和振動(dòng)規(guī)律；進(jìn)行熱膨脹系數(shù)、彈性模量等材料特性以及約束方式對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響