星載拋物面天線在軌熱-結構耦合分析.pdf

1、探月工程、衛(wèi)星導航等航天技術的發(fā)展對衛(wèi)星天線在軌運行精度和穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。如何提高大口徑星載天線在軌運行時的精度及穩(wěn)定性是現今存在的一大難題。本文以拋物面型星載天線為研究對象，分析其在近地軌運行時的外熱流、溫度場和結構場的變化情況和影響因素，為天線的熱設計和結構設計提供理論依據。
　　本文首先對星載天線熱、結構研究現狀進行總結，分析現有技術的特點、不足和未來發(fā)展趨勢。對星載天線空間外熱流進行系統(tǒng)研究：進行空間熱輻射和在

2、軌外熱流理論分析；采用Monte-Carlo方法，利用C++語言進行編程，建立天線面和能束發(fā)射模型，計算得到天線面吸收軌道外熱流，并驗證其正確性；分析計算結果，得出星載天線在近地軌道運行時所受到軌道外熱流的變化規(guī)律，以及天線表面特性對外熱流吸收的影響情況。然后，利用有限元方法對星載天線外熱流作用影響下的在軌溫度場變化進行分析。建立天線面離散數學模型，采用伽遼金方法推導天線面穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場理論公式。利用Patran/Natran軟件進行

3、溫度場仿真，得到天線面在軌溫度場變化規(guī)律；通過改變天線表面特性和材料屬性，分析天線面溫度場變化的影響因素，為天線熱設計提供理論依據。最后，對星載天線在空間熱載荷作用下的結構響應進行分析。采用與溫度場計算相同的有限元離散模型，推導天線結構場計算理論公式。利用Patran/Nastran軟件對天線瞬態(tài)結構場進行仿真，得到天線在軌運行時的位移場和應力場，分析天線的熱變形和振動規(guī)律；進行熱膨脹系數、彈性模量等材料特性以及約束方式對結構變形的影響