【摘 要】
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随着航天技术的不断发展,星载天线的需求量不断增长,星载天线的技术要求也越来越高。星载天线在运载火箭发射和动力飞行期间将会受到各种动态载荷的影响,这些动态载荷主要来自于起飞、整流罩分离、二次点火、关机及卫星进入轨道等引起的冲击、振动和噪声等,如果天线结构的刚度或强度没有满足设计要求,天线结构会受到损伤。星载天线在轨运行时受到空间外热流突变的影响,使天线周期性的高低温剧烈变化,较大的温度梯度会导致天线
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随着航天技术的不断发展,星载天线的需求量不断增长,星载天线的技术要求也越来越高。星载天线在运载火箭发射和动力飞行期间将会受到各种动态载荷的影响,这些动态载荷主要来自于起飞、整流罩分离、二次点火、关机及卫星进入轨道等引起的冲击、振动和噪声等,如果天线结构的刚度或强度没有满足设计要求,天线结构会受到损伤。星载天线在轨运行时受到空间外热流突变的影响,使天线周期性的高低温剧烈变化,较大的温度梯度会导致天线变形,进而影响天线的性能。因此,在星载天线设计阶段对其进行结构动力学及热变形分析十分必要。在运载火箭发射阶段对天线进行结构动力学分析,以保证发射时天线在动态载荷环境下的稳定性。对天线模型进行了简化并建立天线的有限元模型,完成了该天线结构动态特性的分析。结果表明,该天线的刚度和强度较大,在试验要求的频率范围内响应较小,性能稳定,能够承受发射阶段的动力学环境载荷的影响。采用多层隔热材料和热控涂层对天线进行合理的热设计,保证星载天线在轨运行时天线各部件温度在设计范围内。计算了天线在高温工况和低温工况下的在轨温度场,得到两种工况下天线温度的周期变化情况以及天线的温度分布。在两种工况下天线最高温度为57.2℃,最低温度为-64.8℃,满足天线的极限温度要求。将高温工况和低温工况下天线温度梯度最大时的温度值作为初始载荷对天线主反射面进行热变形分析,天线反射面变形均方根最大值为0.392mm,满足设计要求。另外,系统分析了材料属性、铝蜂窝芯厚度、碳纤维贴层厚度、天线反射面约束位置等因素对天线反射面热变形的影响。研究发现,材料的热膨胀率越大,天线反射面热变形值越大;铝蜂窝芯和碳纤维贴层厚度越大,天线反射面热变形值越小;约束位置离反射面中心越远,天线反射面的热变形值越大。
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