大型钢结构天线结构力学设计与优化

某大型固定式相控阵雷达天线尺寸大,设备多,结构复杂,承受多种荷载,对天线精度要求高,重量要求苛刻。文中以其为例介绍了典型的大型钢结构天线结构力学与优化设计方法,分析了典型的大型钢结构天线的荷载以及工况组合,通过拓扑优化进行系统布局设计,并在此基础上对杆件截面尺寸进行参数优化设计,最后对骨架及节点的强度进行结构分析,从而确保了大型钢结构天线结构力学设计的高刚度和安全性以及轻量化。     

一种有源相控阵雷达天线环控系统的设计方法

有源相控阵天线中最主要的热源是T/R组件及其供电电源,其散热问题可通过液冷或风冷方式解决。在采用液冷散热方式的有源相控阵天线中,除T/R组件及电源外,单元控制器、高频接收机以及功分网络等分散分布的低功耗组件也应有相应的散热系统,称之为环控系统。文中将天线框架左右侧边梁的中空夹层分别作为送风静压腔及回风腔,并基于全面孔板送风原理,计算出左边梁侧板的开孔尺寸及数量,再通过合理规划风的流动路径完成有源相控阵雷达天线环控系统的设计。以某有源相控阵雷达为例,利用热仿真分析软件并结合工程实际,对其散热模型进行了仿真分析,得到了天线框架内各低功耗器件的表面温度分布图。结果表明,各热源最高温度满足使用要求,从而验证了该环控系统设计方法的正确性与有效性。     

某有源相控阵气象雷达天线结构设计

随着科学技术的进步和现代雷达的发展,有源相控阵雷达因功能全面,战术指标优良,越来越多地运用在气象领域。但由于大型相控阵天线成本很高,限制了该类型天线的应用,因此能否研发出高性能、低成本的有源相控阵天线关系到其在民品市场中的应用与推广。文中以有源相控阵气象雷达天线为例,分析其结构设计需求,针对其结构设计难点,设计了一种性价比高的天线结构,并对天线阵面进行总体优化布局,对天线骨架,高频箱,裂缝波导,天线阵面吊装和三维布线等方面进行了详细叙述。     

一种新型有源相控阵天线结构方案

为满足高性能有源相控阵天线的新要求,文中提出了一种具有索桁组合背架与并联驱动装置的创新结构设计方案。建立了该结构方案的有限元模型,通过施加自重、温度、风等外载荷,对天线结构进行了静力学分析。以阵面自重最优为目标,应用序列线性规划法,通过优化索、杆截面尺寸,得到了一组结构方案。与传统方案相比,新方案在保证阵面精度的前提下,型面变形得到了改善,背架总重减少约40%。     

相控阵雷达中重要结构件的成形技术

相控阵雷达天线箱体的制造通常采用铆接成形技术,过程中易出现铆接形变和相对位置偏差等现象.分析了其重要结构件的结构特点,通过对紧固件的结构优化以及工装的合理设计和运用,提出了该类相控阵雷达天线箱体的成形方法,解决了该类天线箱体的制造难题,保证了设计精度要求.     

大型重载雷达天线座结构设计与仿真分析

文中结合某大型重载高精度相控阵雷达天线座的研发,探讨了其关键的支承结构形式、组成和各部分的设计问题。对其中大型支承结构件支臂和转台应用拓扑优化技术来提高结构刚度,并采用有限元软件ANSYS对天线座整体结构进行建模和仿真分析。结果表明,天线座结构刚强度满足设计要求。文中的设计、优化和仿真分析方法可为类似的结构设计提供参考。     

某液冷有源相控阵天线结构设计

根据任务需求,设计了一种液冷有源相控阵天线结构,并对天线主要组成结构进行了具体介绍,基于ANSYS Workbench有限元软件对天线进行了模态分析和随机振动分析,得到了各工况下的天线应力云图和变形云图,仿真结果表明,天线材料选用及结构强度校核均满足设计要求,且通过环境试验进一步验证了该天线结构设计的可行性和合理性,为...     

有源相控阵雷达阵面热变形预测建模理论

目前大部分研究均通过软件仿真的方法来预测有源相控阵雷达阵面热变形,但仿真结果与真实情况存在一定偏差,为此,提出了有源相控阵雷达热变形预测建模理论。通过实验测量得到阵面热变形和温度变化,依据模糊聚类结合灰色关联算法对温度测点进行优化,建立各方向热变形量的预测模型。实验结果表明：该模型具有较高的预测精度和稳健性,从而可实现阵面热变形的准确预测。     

有源相控阵雷达模块盲插设计方法研究

有源相控阵雷达的天线阵面上含有成百上千、甚至上万个天线单元,天线单元与雷达的功能模块之间需要互连.盲插互连是目前一种主流的互连方式,便于模块的快速维修和更换,提高了工作效率.文中从盲插对接的结构组成与尺寸精度控制两方面对盲插的基本设计方法进行了介绍.盲插对接结构包含具有盲插对接功能的连接器、导向装置及插拔与固定装置3个功能部分.盲插对接的尺寸精度控制包含连接器安装位置的径向与轴向尺寸精度控制、定位销的尺寸精度控制及连接器安装面的刚度控制3部分.该盲插对接基本设计方法可为今后更好地设计雷达中模块的盲插互连提供一定的参考.     

某相控阵天气雷达结构总体设计

相控阵天气雷达是一个较复杂的系统,其布局要求紧凑,天线阵面精度要求高,组件功耗大,与其他天气雷达相比,其结构设计更复杂。文中通过总体布局设计、天线阵面结构设计与天线阵面平面精度控制以及天线座结构设计完成了某型相控阵天气雷达的设计开发工作。同时通过天线与天线座结构刚强度计算和组件热设计计算来确保设计满足要求。目前,该雷达已交付用户,其成功研制对后续类似雷达的设计具有一定的参考价值。     

某宇航相控阵天线振动故障分析

文中针对某宇航相控阵天线在随机振动验收试验过程中的振动故障,首先通过罗列故障树和摸底试验进行故障定位,分析认为DSP芯片引脚在振动过程中应力过大是造成其开裂的主要原因;然后通过有限元法计算试验条件下DSP芯片引脚处的加速度和应力响应,仿真结果与试验结果比较一致;最后根据有限元模型开展相控阵天线主结构的优化设计,增加主结构的刚度,优化DSP芯片布局,在波控模块与主结构之间采用橡胶减振器减振。仿真结果显示优化后的DSP芯片动力学响应得到了极大改善,并通过了振动试验验证。这为髙量级随机振动减振设计提供了理论和试验依据。     

基于优化驱动法的雷达天线结构设计与仿真优化

传统的设计流程是一个人工反复的设计过程,针对这一问题将计算机优化设计和概念设计相结合,提出优化驱动产品的设计流程,在方案设计阶段给出最佳的产品设计思路;结合某波段有源相控阵雷达天线骨架结构设计需求,对初样的天线骨架进行刚强度校核和模态计算;运用优化设计方法对天线骨架结构进行改进,以满足设计需求。     

车载雷达平台的优化与仿真

研究了雷达平台的优化方法,通过尺寸优化、形状优化分析获得平台的结构形式;分析了平台梁截面尺寸对平台抗弯强度和抗扭强度的影响,采用达尔斐法将平台抗弯强度和抗扭强度的多目标优化问题统一到一个目标函数中,并通过MATLAB仿真平台对雷达平台进行多约束的尺寸优化,获得最优的平台结构尺寸,并建立平台的有限元模型对其优化结果进行仿真,验证优化结果的正确性.     

基于ANSYS的某雷达天线CAE分析

充分考虑了雷达天线安装、使用中的实际情况,兼顾杆件受力、变形情况和总体尺寸、重量等因素,建立了雷达天线的有限元模型,并采用有限元方法,对改进前后的雷达天线结构的应力、位移进行了分析计算,为雷达天线的改进设计提供了依据.     

某雷达光轴采用CCD系统光电标校精度分析

相控阵雷达机、光、电三轴与普通炮瞄雷达一样讲究三轴的一致性,而对于一维有源相控阵雷达采用的大型平板阵列天线系统机、光、电三轴匹配精度的标校,特别是光轴在采用简易CCD成像系统的精度对系统精度的影响是重点分析内容。     

某模拟雷达的天线结构设计与仿真分析

针对模拟雷达低成本的设计需求,在天线设计时采用基础框架与相控阵阵面相结合的复合天线结构,用较少单元的相控阵阵面模拟真实雷达的相控阵阵面。相控阵阵面采用喇叭空馈。这种馈电形式为封闭式,因而能量漏失小,馈电效率高。阵面的输入单元和辐射单元采用开口波导。该波导结构简单,加工成本低。它们通过轴向阶梯面与移相器连接,连接处不会产生电磁波泄漏和空间耦合。文中还建立了天线的有限元模型,进行静力分析,得到了天线在各工况下的应力云图和变形云图。结果表明,天线结构在各种工况下均能满足设计指标要求。     

某类车载相控阵测量雷达结构总体设计要点

主要论述了某类车载相控阵测量雷达结构总体设计中的关键技术以及实现方法;通过天线阵面的热设计分析及天线座的力学仿真计算等手段进行雷达结构的优化设计,供同类产品设计参考。     

球形偶极子辐射天线小型化的仿真设计

针对工程中机箱机柜屏蔽效能测试系统中宽带天线的特性要求,必须使用宽频带且尺寸小的测试天线。球形偶极子辐射天线作为一种新型的宽频带有源天线,兼备了信号处理功能,使天线小型化与宽频带成为可能。采用HFSS电磁场仿真软件建立有源球形偶极子辐射天线模型,并对其尺寸进行优化。使用MATLAB软件制图对比分析天线的理想尺寸为80mm左右以及小型化后对天线性能的影响。同时在理想尺寸下,使天线覆盖30MHz-1GHz频段,通过将双锥以及螺形结构与球体相结合等方法改善天线结构,解决了天线小型化后低频增益偏低的问题。     

某车载雷达天线骨架结构的有限元分析

为满足现代雷达研发周期短、成本要求低等特点,需在结构设计阶段对天线结构进行必要的有限元仿真计算,以验证结构设计是否符合使用要求。文中针对某车载雷达天线骨架的结构形式和使用环境,利用ANSYS软件建立了天线骨架的有限元模型,进行了静力分析和模态分析,得到了天线骨架结构在工作工况和生存工况下的应力云图和变形云图以及结构的前四阶固有频率和振型。计算结果表明,该天线骨架的整体结构性能较好,在各种工况下均能满足刚强度的设计要求。     

某雷达平面阵列天线风冷研究

风冷具有设备简单、成本低、可靠性高、安全性好等诸多优点,在现代电子技术飞速发展的今天,仍然是雷达冷却设计时需要优先考虑的方式之一。文中针对某相控阵雷达有源平面阵列天线的冷却需求,利用热仿真软件对其散热结构进行了优化。通过分风单元、静压箱、送风孔板等空气流量分配技术的综合匹配,完成了集中式风源条件下大型平面阵列天线的精确空气流量分配,实现了系统的高集成化风冷设计,拓展了雷达风冷的技术路径,可为类似系统设计提供参考。