圆锥扫描辐射计天线展开装置的设计与仿真研究

论文摘要

本论文课题来源于中国科学院空间科学与应用研究中心委托吉林大学研究开发项目—“圆锥扫描辐射计平台及天线展开机构”。论文的内容系该研究项目中的主要工作，是很有实际意义和应用背景的课题。本论文首先根据星载天线反射面结构形式以及卫星天线展开驱动类型的不同，分别对星载可展开天线结构进行了归纳，分类和总结；简要地介绍了空间可展开机构的动力学理论背景，并对国内外多体系统动力学理论的发展历史，研究现状以及其在空间可展开折叠结构方面的应用情况进行了比较详细的评述。本论文的主要工作是设计可折叠展开支架方案以及固定平台，实现主反射面天线的折叠和冷空反射面天线的折叠，先后总结提出了圆锥扫描辐射计天线展开装置的三套模拟展开方案，并对上述三套方案进行了参数化建模，数值仿真分析；并对驱动扭簧进行了优化设计，为可展开卫星天线的研制工作提供了具有很高价值的参考依据。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.1.1 课题的目的和意义
• 1.2 空间天线展开机构概述
• 1.2.1 空间可展天线的分类及特点
• 1.2.2 国内外大型可展开天线发展结论
• 1.2.3 可展开天线将来的发展趋势（展望）
• 第二章 空间展开机构所应用的动力学理论基础
• 2.1 空间可展开机构的动力学理论背景与研究现状
• 2.1.1 多体系统动力学理论在空间折叠机构方面的应用
• 2.2 多体系统动力学Lagrange方法及Kane方法简介与比较
• 2.2.1 有多余坐标系统的Lagrange方程
• 2.3 Kane方法
• 2.3.1 广义速率、偏速度及偏角速度
• 2.3.2 Kane动力学方程
• 2.3.3 刚体动力学方程
• 2.4 Lagrange方程与Kane方程的主要特点
• 2.5 本章小结
• 第三章 圆锥扫描辐射计展开机构的参数设计
• 3.1 圆锥扫描辐射计天线展开机构的系统结构与技术要求
• 3.1.1 系统结构
• 3.1.2 技术要求
• 3.2 圆锥扫描辐射计天线展开机构的设计特点和原则
• 3.2.1 圆锥扫描辐射计天线的设计特点
• 3.2.3 圆锥扫描辐射计天线的设计原则
• 3.2.4 圆锥扫描辐射计天线设计与分析的主要步骤
• 3.3 圆锥扫描辐射计平台及天线展开机构的参数确定
• 3.3.1 圆锥扫描辐射计平台的参数确定
• 3.3.2 圆锥扫描辐射计主反射面天线的参数计算
• 3.3.3 圆锥扫描辐射计冷空反射面天线（小天线）的参数计算
• 3.4 圆锥扫描辐射计天线展开机构的展开驱动机理
• 3.4.1 空间可展结构的展开驱动机理
• 3.4.2 天线的展开过程
• 3.4.3 展开机构展开原理示意方案
• 3.5 杆系的结构设计以及相关结构材料的选择
• 3.5.1 结构材料的选择
• 3.5.2 杆系的设计以及相关材料的选择
• 3.6 本章小结
• 第四章 圆锥扫描辐射计展开机构参数化建模及运动学仿真
• 4.1 ADAMS软件介绍
• 4.2 ADAMS软件的理论基础
• 4.2.1 自由度的计算
• 4.2.2 广义坐标的选择
• 4.2.3 计算分析过程综述
• 4.2.4 ADAMS与其它CAD,CAE软件间的数据交换
• 4.3 ADAMS中建立动力学仿真模型的方法
• 4.3.1 几何模型的创建
• 4.3.2 施加载荷力
• 4.3.3 仿真分析与仿真结果后处理
• 4.4 空间展开机构方案参数化建模
• 4.4.1 空间展开机构剪叉机构方案
• 4.4.2 空间展开机构整体下落机构方案
• 4.4.3 空间展开机构顺序展开机构方案
• 4.5 本章小结
• 第五章 可展开天线机构的结构优化问题
• 5.1 大型可展开天线面临的结构优化问题
• 5.2 可展开天线机构中扭簧驱动机构
• 5.2.1 扭簧驱动空间展开天线结构的工作机理与构造特点
• 5.2.2 构成机理与基本假设
• 5.2.3 缩减线弹性刚度矩阵
• 5.2.4 一致质量矩阵
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 中文摘要
• Abstract
• 致谢