混合面板反射面天线促动器布局与结构优化设计

文中针对大型主动主反射面天线在满足工程精度要求时存在形面精度冗余和成本高昂的问题,提出一种主动面板和非主动面板混合安装的反射面天线设计思想。首先,基于反射面变形区间安装主动面板和非主动面板,分析混合面板反射面天线的形面调控策略;然后,分别以天线质量为约束、以天线形面精度为目标以及以天线形面精度为约束、以天线质量为目标进行天线结构优化设计。结果,某35 m反射面天线在满足精度要求的情况下背架结构质量下降了20.4%,在满足背架结构质量要求的情况下形面精度提升了18.7%。这充分证明了该设计思想在大口径、高精度反射面天线设计中的可行性和有效性。     

一种雷达天线阵面结构的力学有限元分析

天线是雷达的核心组成部分,其反射面精度与雷达系统的性能密切相关,而反射面精度主要取决于天线结构的刚度和天线在极限载荷下不损坏时所具有的强度,因此对天线结构的力学刚强度分析尤为重要。以某雷达天线为例,从实际的技术指标出发,通过力学有限元分析得到天线在工作状态下的理论变形数据和极限载荷下的应力云图。根据理论变形数据,优化天线结构,使天线反射面精度满足刚度设计要求。根据极限载荷下的应力云图,分析得到天线结构满足强度设计要求。此外,对天线撑杆进行稳定性校核,进一步验证了天线结构性能良好。     

抛物面天线结构的优化设计

为了进一步提高天线反射面的表面精度,本文采用数学规划法,建立了抛物面天线中心体和背架结构优化设计的数学模型,并将ANSYS软件和数学规划法相结合,以重量为目标函数对抛物面天线中心体和背架结构进行优化设计,大大提高了天线反射面的表面精度.本文的研究结果对提高天线结构设计的效果,改进天线的性能有一定的作用.     

模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量与分析

为研究金属网面式可展天线支撑桁架对反射器表面形面精度的影响,开展模块化构架式空间可展天线支撑桁架展开精度测量试验及分析研究,根据支撑桁架的结构特点,基于机器人学基本理论,建立关键节点空间数学模型,设计悬吊随动式微重力展开试验装置,采用数字近景摄影测量原理,对支撑桁架的展开精度进行测量试验,并从支撑桁架的形面精度、重复展开精度和关键节点误差等3个方面进行分析。试验结果表明:支撑桁架上关键节点的均方根误差(RMSE)值较小,由关键节点构成的曲面其形面精度较高;支撑桁架在多次重复展开试验中,关键节点中最大误差小于1 mm,结构展开的一致性较好;完全展开后,关键节点的实测值与理论值接近,支撑桁架的制造及安装精度较高。提出的测量和分析方法为其他类型金属网面式可展天线支撑桁架展开精度的研究提供了借鉴和参考。     

某星载反射面天线结构设计

反射面天线结构是天线电气性能实现的载体和保障。文中详细阐述了某星载反射面天线的结构设计要点,重点论述了碳纤维复合材料反射面的具体结构形式和反射面及背筋的详细结构设计。建立了天线的有限元模型,进行了模态分析、正弦振动仿真分析、热变形分析。仿真分析和振动试验结果表明：该天线有足够的刚强度,满足设计要求。研究结果可以为星载反射面天线结构设计提供工程参考。     

某车载雷达天线骨架结构的优化设计

天线骨架是车载雷达天线系统的主承力结构,除刚强度需满足设计要求外,其重量也应满足车载雷达的机动性要求.文中利用有限元软件,对工作条件下某车载雷达的天线骨架结构进行了模态分析以及自重、风载和温度载荷等静力分析,并根据天线骨架构型的拓扑优化结果、应力和变形的计算结果、骨架结构形式以及力的传递方式对天线骨架进行了优化设计.仿真结果表明,优化后的骨架在重量减小的同时,刚强度也得到了一定程度的提高.该研究结果可为大阵面高负载天线骨架的轻量化设计提供技术支撑.     

基于改进力密度法和非线性有限元法的索-膜-桁架天线形态优化设计

索-膜组合结构预张力会通过边界索力作用到支撑桁架上导致桁架变形，桁架变形又会改变索-膜组合结构的边界形状和预张力分布，这是索-膜-桁架之间的力-形耦合问题。针对索-膜-桁架天线中普遍存在的这种力-形耦合问题，提出了基于改进力密度法和非线性有限元法的形态优化设计方法进行解决。首先推导了索-膜组合结构的改进力密度平衡方程，利用力密度迭代方法确定边界固定时的索-膜组合结构初始形态，作为形态优化的初始值。然后推导了索-膜-桁架组合结构的非线性有限元平衡方程，并以索和薄膜预张力为设计变量、薄膜反射面的最佳拟合形面精度为优化目标、索-膜组合结构不松弛或褶皱为约束条件建立形态优化模型。最后通过对某口径5米索-膜-桁架天线和某口径20米的偏置索-膜-桁架天线进行形态优化设计仿真，验证了提出方法的有效性。设计完成的某口径5米的索-膜-桁架天线，实物模型测量取得了预期结果。     

网状可展开天线两种网面成形方式分析

网状可展开天线的关键特性之一是天线反射面的成形方式,它体现了天线的主要特点,决定了天线的性能与应用。文中分别就径向肋天线与周边桁架天线两种成形方式的面精度、质量、面精度调整及在轨的稳定性等关键特性作了较深入的分析与讨论。     

空间桁架可展天线反射器的形面精度优化调整

为实现高频弱信号通讯,空间网状可展开天线的尺寸越来越大,且对形面精度要求也越来越高,因此与天线形面精度相关的许多课题引起了宇航界的极大关注,特别是在如何提高索网式天线反射面精度调整的效率,用较少次数的测量和调整,使天线反射面的精度达到指标要求方面需求更为迫切.利用有限元分析方法,针对环形桁架可展开天线形面精度调整中的问题,建立了基于影响系数矩阵的多目标的精度优化调整数学模型,并采用遗传算法求解,数值结果表明,此方法能够大幅度提高天线的形面调整效率,对工程应用具有指导意义.     

伞状膜式反射面的型面设计

针对支撑肋、反射膜面及索构成的伞状空间天线反射面,发展了一种新型、高效的型面精度调整以及形态设计的优化分析方法。首先,通过调整索牵引技术调整反射面形状,设计了索的布置方案,并基于支持向量机代理模型和遗传算法优化了调整索的索力值,将反射面型面误差RMS值减小到0. 6 mm以下;其次,充分考虑肋的变形,采用复位平衡法得到了肋的应力分布,通过应力释放获得肋的初始形状,确保肋变形后为反射面形状保持所需形状。     

某车载偏馈天线结构设计

随着人类社会的进步和时代的发展,市场竞争日益激烈,高性能、低成本、轻量化和小型化的天线研发越来越受关注,能否研发出性价比高的天线关系到企业的生存发展。文中以车载偏馈抛物面天线为例,分析其结构设计需求,根据其结构特点,并结合工艺、装配、运输和成本等方面的要求,设计了一种低风阻、低成本、高性能的轻薄型天线。对天线的主要部件,比如反射面、天线骨架和调整装置的结构设计做了详细叙述。通过有限元分析软件对该天线进行力学仿真分析,得到了天线结构在工作状态下的应力云图和变形云图。计算结果表明,该天线结构整体性能较好,满足刚强度设计要求,验证了其结构设计的合理性。     

前灯雷达天线系统的仿真设计

介绍了前灯雷达天线仿真系统的组成、天线的结构型式和主要参数,对天线背架以及机架、主力骨架、前支架等一些关键受力部件的结构特点及设计原理作了分析,给出了机架栽荷的计算结果。     

电性能仿真平台及其在大型面天线机械结构设计中应用

大型面天线在工程中有着广泛应用,其机械设计与电气设计是分开进行的。天线结构设计人员由于不了解电磁理论,只能依靠经验设计天线机械结构,来保证天线满足电气设计人员提出的精度指标。结果是生产周期很长,成本浪费严重。因此,有必要建立天线电性能仿真平台。在设计天线虚拟电子样机之后,通过该平台来计算天线电性能,判断天线结构是否满足要求。工程中应用此平台,将使结构设计人员提高天线设计与制造效率,减少次品率,降低天线设计与制造的成本。     

星载大口径固面反射器结构优化设计

依据某星载天线反射器初样产品的试验情况,文中结合多次仿真分析,通过改进主支撑件与背筋的连接形式,增大受力结构的胶结面积,并采用胶结加螺接或铆接,增加了分配给背筋的载荷,相应地减小了反射面局部载荷,最终提高了该反射器的力学性能。此设计改进使得成型工艺更简单,结构更合理可靠。热真空、力学试验和电性能测试结果表明,该设计可广泛应用于星载反射器工程设计中。     

一种轻量化天线单元结构设计

针对某机载雷达天线单元轻量化设计需求,提出基于“蒙皮+泡沫支撑+微带天线”的3层复合结构形式。该结构型式可以很好兼顾性能、重量、刚强度、环境适应性、可制造性等需求。根据仿真分析结果,对天线单元安装支架进行优化设计。通过环境试验与电性能测试,验证了天线单元设计的可行性与可靠性。     

某大型对数周期天线的结构设计及力学仿真

大型对数周期天线外形尺寸大,架设高度高,重量要求苛刻,成本控制严格,这些要求给大型对数周期天线的结构设计带来很大挑战。文中从大型对数周期天线结构设计需求出发,根据其结构设计特点,结合生产制造、现场架设、成本控制等方面的要求,设计了一种低风阻、低成本、高性能的轻量化天线结构,并进行了三维布线设计和现场架设规划。另外通过对天线进行有限元力学仿真分析,验证了其结构设计的合理性。该结构形式简单,易于批量生产,成本也较低,可为其他大型天线的结构设计提供一些参考。