弹簧驱动的剪式铰可展开天线设计与分析-易迪拓培训.PDF

空间电子技术 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 20 SPACE ELECTRONICTECHNOLOGY 2013年第3期 弹簧驱动的剪式铰可展开天线设计与分析① 1,2 2 2 2 江　 洁 ,李团结 ,邓汉卿 ,林占超 (1.红问学院,内蒙古自治区　 661100;2.西安电子科技大学 机电工程学院,西安　 710071) 　 　 摘　 要:空间可展开天线是现代卫星通信、地球观测、深空探测等航天和国防领域的关键设备之一,现正朝着高 频段、高增益、高精度与大口径的方向发展。 剪式铰可展开天线在周边桁架天线的基础上,结合张拉整体结构的特 性设计而成,使用弹簧驱动的剪式铰结构形成自驱动展开结构。 对其结构设计原理、不同口径下形面精度以及展开 过程运动性能的研究和分析表明,该天线收拢体积小、形面精度高、质量轻,可用于制作大口径、高精度的空间可展 开天线。 关键词:弹簧驱动;剪式铰;大口径;高精度;可展开天线 D O I:10.3969/ j.issn.1674-7135.2013.03.005 0　 引言 空间可展开天线尤其是这样。 虽然周边桁架天线作 在卫星通信、地球观测、陆地遥感、深空探测与 为现在和未来研制超大型空间可展开机构的理想结 通信等航天及国防领域,空间大型可展开天线是必 构形式,可是由周边桁架结构形式制作的天线却也 不可少的关键设备之一,现正朝着高频段、高增益、 存在着不可避免的问题:其环形刚性支架的结构形 高定位精度与大口径的方向发展。 式不至于使桁架结构重量随着天线口径的增大而成 目前国外常见的可展开天线的形式有:固面展 倍增长,但是驱动传动链较长,集中控制的驱动展开 开天线、构架式可展开天线、半刚性可展开天线、伞 系统并不能保证展开过程的稳定平滑。 弹簧驱动的 状可展开天线、充气可展开天线、环形可展开天线 剪式铰可展开天线由此而产生,在周边桁架天线的 等,而具有制作大口径、高精度可展开天线前景的类 基础上,结合张拉整体结构的特性设计而成,使用弹 型主要为上面所述后三种。 伞状可展开天线具有结 簧驱动的剪式铰结构形成自驱动展开结构。 口径增 构简单,展开可靠性高的优点。 但是其收纳率小,仅 加时,剪式铰天线展开系统复杂度并不需增加,而且 [1] 该驱动系统属于分散驱动方式,可以有效保证展开 适用于低频段、小口径的天线 。 充气可展开天线 具有无可争议的轻质量,但是其制作技术尚未成熟, 过程顺利稳定。 对其结构设计原理、不同口径下形 自美国1996年开展的在轨试验失败后,开展的进一 面精度以及展开过程运动性能的研究和分析表明, 步研究较少,尚未在轨应用。 环形可展开天线虽然 剪式铰可展开天线收拢体积小、形面精度高、质量 起步较晚,却是大型空间可展开天线家族中的“后起 轻,可用于制作大口径、高精度的空间可展开天线。 之秀”。 环形可展开天线也叫周边桁架天线,采用周 文章对弹簧驱动的剪式铰可展开天线(下称剪 边可展开桁架结构和柔性网面成型技术,在一定范 式铰天线)的结构设计原理进行介绍,通过对天线性 围内口径的增大,桁架结构形式不需要改变,质量也 能的研究和分析总结了该天线的优良特性。 不会成比例增长。 目前已经在国外“THURAYA”、 “MBSAT”、“INMARSAT”等系列卫星上得到应 1　 结构设计 [2] 用 。 1.1　 结构介绍 [3] 然而太空环境特殊,空间机构 工作过程不易 剪式铰天线在周边桁架天线的基础上,综合了 控制,一旦出错将有可能“全盘皆输”,甚至导致整 张拉机构的特性,不再使用以往桁架