高精度Ka频段测控天线卫星跟踪预报方法研究

卫星地面站一般采用两行轨道根数(TLE)格式的SGP4/SDP4模型计算卫星轨道预报进行引导,但是随着Ka频段通信卫星天线应用不断拓展,使用该模型进行轨道预报不能满足Ka频段天线高精度测控要求,特别是低仰角的高轨卫星。提出了基于轨道根数的Ka频段测控天线卫星跟踪预报方法,分析了不同精度要求下卫星摄动模型对轨道预报的影响,考虑了电波折射对跟踪角度的误差修正,设计了轨道预报计算流程,在保证轨道预报精度的同时,简化了轨道计算模型;通过对两个低仰角的高轨卫星实验数据分析,其跟踪引导精度优于0. 005°,能够满足Ka频段测控天线高精度稳定连续跟踪的要求,可大大提高通信卫星在恶劣天气、设备故障等应急状态下的高速数据传输能力和可用度指标。     

星载可展开网状天线制造技术研究

星载雷达一般采用可展开天线,其中网状反射面天线具有质量轻、收纳率大、展开可靠性高等优点,成为星载可展开天线最常用的形式。对星载可展开网状天线的国内外研究现状进行了介绍,对金属网面的成型、铺设、精度调整、测量等关键制造技术进行了分析研究,为后续开展大型网面式可展开天线的研制提供技术支撑。     

一种轴对称反射面天线温度场实时预估方法

针对反射面天线多工况及太阳位置时变而导致温度场无规律分布问题,根据反射面天线轴对称的特性,将温度场描述为太阳光线与口径面夹角的函数,提出一种实时预估天线温度场的方法。建立天线热分析模型,在垂直口径面的某个平面内,计算太阳光线与口径面不同夹角时天线温度分布规律并建立温度数据表;根据当前工况查表获得相应温度分布并对其进行旋转变换,由实测数据对其进行修正,从而获得当前时刻天线温度场的估计值。以某7.3 m口径Ka波段轴对称反射面天线为工程案例,对仿真温度和实测温度分别进行预估,预估温度与仿真、实测温度均吻合较好。结果表明该方法简单、快速、有效,可用于轴对称反射面天线热变形的实时补偿,对天线结构设计亦有一定参考价值。     

大型索网反射面天线空间动力学分析

大型可展开索网反射面天线是目前较为理想的天线结构形式.由于其自身的结构特点以及复杂的空间环境因素,天线在运行时易产生大幅度振动变形,严重影响卫星的稳定运行.文中以某星载大型可展开索网反射面天线为切入点,对其进行了空间动力学分析.针对天线与中心刚体之间的多体动力学刚–柔耦合问题,首先根据模型分析参数建立了卫星–天线–太阳...     

基于Bennett衍生机构的固面可展开天线设计

固面可展开天线因具有型面精度高和工作频带宽的优点,被广泛应用于无线通信、深空探测和军事侦察等领域。为提高固面可展开天线的收纳比、同步性和展开可靠性,文中基于Bennett衍生机构开展了固面可展开天线的设计研究。首先,提出了一种天线展开方案,设计了反射面划分参数化计算流程。其次,引入四元数将反射面的双正交旋转轴等效变换为单旋转轴,采用Bennett衍生机构驱动该旋转轴,实现固面天线的展开与收拢。该研究结论为固面可展开天线的设计提供了技术参考。     

张力杆天线的概念

本文介绍一种张力杆天线的概念,即一个抛物型反射面可以山一个三维空间中集成的张力钢丝绳(称为张力杆)网络系统来形成。张力杆天线是由钢丝绳形成的三角形网格,RF 反射面和一个提供支撑钢丝绳网格的预张力的支撑结构等部分组成。张力杆天线的主要特点是其反射面形状完全由钢丝绳单元的长度和布局等几何参数来决定。张力杆天线具有几何成形简单、适应性好、重量轻、包装体积小,以及易于展开和收藏等优点。可应用于太空中的自动展开式天线,也可应用于地面卫星通讯中的便携式天线。     

星载可展开天线结构现状与发展

根据各种卫星不同的使用需要,星载可展开天线结构形式繁多,其分类方法也各不相同,根据星载天线反射面结构形式与天线展开驱动力的不同,对空间可展开天线结构的现状进行了比较系统的分析论述,并在此基础上,探讨了星载天线未来的发展趋势.     

空间可展开天线结构的研究现状与展望

对国内外可展开天线的研究现状进行了综述,分别对固体反射面可展开天线、充气式可展开天线和金属网面可展开天线的优缺点进行了分析,然后指出了我国在可展开天线结构方面的研究进展.最后,结合航天科技的发展趋势,提出了未来可展开天线的研究方向,旨在为我国可展开天线的研究提供借鉴与参考.     

微电子机械系统在相控阵天线中的应用

主要讨论了微电子机械系统(MEMS)在相控阵天线中的应用。在介绍用MEMS开关器件实现的移相器、无源微波传输线、可转动天线单元等之后,重点讨论了微电子机械天线(包括宽频带、多频段可重构天线孔径)。     

桁架-索网抛物柱面可展开天线结构设计与分析

现有抛物柱面天线存在结构单一、展开性能差的缺陷,因此文中提出一种桁架-索网抛物柱面可展开天线,并对其展开机构、索网形态进行详细设计,研制试验原理样机。一方面,桁架作为天线的主要承力构件和展开机构,由平行四边形折展单元串联而成,采用扭簧-柔索实施展开驱动。另一方面,将天线反射面设计为网状抛物柱面结构,通过多段等长直线索段对弧形索进行逼近,建立允许误差、索段长度、索段数目间的数学关系,完成索网分段设计;对节点进行受力平衡分析求解预张力,得到各索段预张力介于4 N ~ 35 N 间。最后,加工组装桁架结构,借助裁索机编织索网,完成尺寸为2 054 mm *1 040 mm *475 mm 的原理样机的研制。     

交叠网格的检测与合并

提出了一种新的多片网格重叠区域的检测方法。首先对欲合并的网格采用基于栅格六面体和k-d树搜索的方法进行交叠区域的检测;然后删除交叠区域冗余的三角面片,在删除后的网格缝隙处建立连接桥三角面片;最后提取出建立连接桥后的孔洞并进行补洞处理,从而达到缝合网格的目的。由于拼接后的网格在缝合处会存在“台阶”等不光顺情况,因此通过光顺算法实现缝合处的光滑过渡。实例表明该网格拼合算法在处理速度和网格质量上都有很好的表现。     

四叉树法非结构网格剖分技术研究

针对有限元前置处理中二维复杂域四边形网格自动剖分问题,对四叉树网格剖分算法进行了研究。描述了四叉树网格的数据结构及其递归生成过程;提出基于计算机图形学的网格黑白性判断算法;给出两种边界网格处理的修正方法,并对这两种修正方法进行了比较;利用四叉树数据结构的特点实现对网格遍历、查找、插入等操作,并根据最近共同祖先法完成四叉树网格邻域的查询。结果表明:采用该方法可以实现有限元网格全自动剖分,网格生成只依赖于二维域的几何特征,对复杂边界的适应性强,生成的网格域内全部为四边形,只在域边界处出现少量三角形网格,具有较高的质量;网格生成、遍历、查找等数据操作效率高、时间短。     

一种基于子域分解的表面混合网格生成方法

提出了一种新的基于子域分解的混合网格生成方法。该方法首先用映射法生成结构化背景网格,并确定实体表面上包含的小孔、键槽等小特征在背景网格中的位置,然后删除这些小特征覆盖的背景网格,并在这些区域内生成三角形网格,最后将剩余的背景网格和生成的三角形网格合并,得到整个目标域的网格。该算法综合了映射法效率高、网格质量好、四边形网格计算精度高,以及三角形网格几何适应能力强的优势。数值实验表明,针对复杂的实体表面,新方法能够全自动地生成质量较好的混合网格,生成的网格质量及算法效率均优于传统的推进波前法和铺砖法。     

局部到整体的六面体网格质量优化算法

网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何约束组成,节点内力保证了规则化后六面体单元的连接性,表面几何约束保持了原始模型的几何形状。应用实例表明,该方法稳定可靠,显著提高了六面体网格的质量。     

基于涡旋压缩机的容积式压缩机的三维数值模拟技术

运用Fluent中的2.5D网格技术和非一致网格技术,成功实现了涡旋压缩机的真正三维非稳态数值模拟。捕获到了端面泄漏现象和排气口的压力及温度的脉动现象,发现了涡旋压缩机工作腔内的周向流场分布和不均匀的瞬时温度场分布及由于泄漏所导致的局部涡流现象。模拟方法对于具有轴向映射结构的容积式压缩机的研究具有指导意义。     

复杂装配体有限元网格生成方法的研究

针对复杂装配体有限元网格划分难度大的问题,文中提出了复杂装配体中零部件的联接关系问题的处理办法及几种典型模型(腔体、薄壳体及螺钉、螺栓)的混合(切分、扫掠)网格划分方法,运用了Ansys软件对示例模型分别采用自由网格划分与混合网格划分.结果表明:混合网格划分方法比自由网格划分方法形成的单元数目更少、质量更高.混合网格划分方法可以适用于所有具有类似几何特征的模型.     

不规则域曲面的数控测量规划和反求

在分析现有曲面测量规划的基础上,从曲面的测量和造型角度对曲面的合理离散化描述和自动测量问题进行了分析,提出了任意拓扑曲面的边界跟踪,优化网格的测点自动分布规划和四边,三角混合网格的生成方法,从而为复杂曲面零件的逆向反求提供了一种新途径。     

ANSYS的网格划分在工程实例上的应用

利用有限元分析软件ANSYS在求解复杂工程问题时,常常主要时间花费在对分析对象的离散化和求解结果的处理上,网格划分是有限元分析的重要环节,也是影响分析精度和求解规模的一个因素.对ANSYS软件网格划分的主要方法和技巧结合工程实例来进行探讨,给出不同网格划分方法的适应范围、应用特点和注意事项.     

基于散乱点的全自动四边形网格剖分方法

提出一种基于散乱点的全自动三维非结构化四边形网格剖分方法。对散乱点进行自适应预处理，包括冗余点的自动删除和模型边界提取。使用改进节点计算和铺路面相交搜索处理的铺路算法，自动生成全四边形网格。该方法可有效地控制生成网格单元的尺寸和质量，网格模型满足有限元分析的要求。与常规的基于CAD几何信息的网格生成方法相比，该方法避免了繁琐的模型修补问题，可快速生成高质量的全四边形网格模型。算例证明了该方法的有效性和实用性。     

可任意调节的拉普拉斯网格生成方法

提出采用网格调节项来修正拉普拉斯网格生成方法。算例表明，本文的网格生成方法既可以消除拉普拉斯网格有时产生畸变、有时向曲线边界堆聚的缺陷，又可进行局部网格加密或稀疏，从而为数值计算提供一种实用而有效的网格生成方法。