[01075498]大型星载可展开天线设计理论与关键技术及应用

大型星载可展开天线被广泛应用于空间通信、电子侦察、导航及对地观测等领域，是卫星系统的“眼睛”和“耳朵”，其研制水平不仅关系着卫星系统能否正常工作，且往往决定了其性能。长期以来，中国一直未掌握其关键技术，严重制约了中国空间可展开天线技术的发展。该项目组在多个重点课题支持下开展了系统而深入的研究工作。2.1关键技术：大型星载可展开天线具有大柔性、非线性、高可靠性、多状态及多学科的特点，加之工作于极端太空环境(发射时的超大冲击震动，在轨时的大温差与微重力)，远不同于常规天线，对其研制提出了前所未有的挑战。为此，项目组攻克的关键技术包括：(1)导出了星载可展开天线电磁场、结构位移场及温度场的场耦合理论模型，提出了求解策略与方法。(2)建立了基于场耦合理论模型的两态动力优化模型，突破了大柔性、非线性、两状态、多场耦合等关键技术。同时，提出了星载可展开天线失效模型，解决了预测展开过程中的薄弱环节和展开可靠度的问题。(3)提出了网状可展开天线形态分析与网面精度调整的理论与方法，解决了复杂网状形面精度测量与高效调整的关键技术问题。(4)研制了中国首个集电磁、结构、热于一体的面向全性能与全过程的大型星载可展开天线综合设计软件平台，填补了国内空白。2.2典型应用：上述理论、方法及关键技术已被成功应用于多项工程中，如：(1)中国第一部4.2m口径的径向肋可展开天线，使反射面均方根误差降低了12.5％。(2)中国第一部16m(30m)口径周边桁架可展开天线。以16m口径可展开天线为例，使其反射面均方根误差礴低了10.5％，结构自重降低了14.7％，结构基频提高了32％。(3)在综合设计软件平台的支持下，实现了大型星载可展开天线的全过程、全性能分析和综合优化设计，主要性能指标均满足工程需要。2.3成果形式：发表可展开天线相关的SCI/EI检索论文41篇，出版了中国第一部关于可展开天线的专著《柔性天线结构分析、优化与精密控制》与中国第一部关于电子装备机电耦合的专著《电子装备机电耦合理论、方法及应用》，论著他引715篇次。授权发明专利15项，软件著作权3项。该项目针对的各类大型星载可展开天线均为单件研制，因而经济效益不显著，但具有明显的社会效益与技术效益。不仅为突破西方技术封锁、实现大口径可展开天线研制的突破做出了贡献，而且对探月、深空探测、神州飞船等重大工程的实施贡献了力量。另外，该项目所攻克的关键技术对可展开光学系统、太阳帆板、太空机械臂、柔性结构控制等领域，同样具有重要的借鉴与应用价值。该项目成果获2012年中国电子学会电子科学技术一等奖。