[01845955]星载大型可展开天线综合设计平台及应用

在卫星通信、地球观测、陆地遥感及深空探测等领域，大型可展开天线是必不可少的关键设备之一。由于星载天线柔性大且工作于复杂的外太空环境，天线的性能严重影响传输信号的质量。为了侦听微弱信号或实现移动终端的小型化，因此，星载天线朝着高频段、高增益与大口径的方向发展。国外发达国家已将星载天线作为卫星系统的关键部件进行研制，但其中星载天线的机、电、热综合分析与设计技术长期对我国封锁，我国星载大型可展开天线综合设计平台工具处于空白。 在国防预研项目和国家自然科学基金的共同支持下，提出了可展开天线的收拢、展开两状态的动力优化模型，实现了两态综合优化设计；提出了网状天线的形态分析和网面精度快速调整方法，解决了复杂型面精度设计和地面调整效率低的难题；建立了大型可展开天线的失效树模型，实现了天线薄弱环节和展开过程可靠性的定量预测；提出了考虑驱动扭簧、阻尼、重力及索网预张力时，天线展开过程的多柔体动力学分析方法，解决了天线展开过程的刚柔耦合多体动力学分析问题。在此基础上，通过对现有软件的二次开发，对新的自主开发功能模块的系统集成，研制了能够支持星载大中型网状反射面可展开天线，从参数化建模到机、电、热性能分析全过程的综合设计平台，可实现星载天线的参数化建模、形态分析、优化设计、展开过程动力学分析、热分析、可靠性分析、网面调整和电性能分析等功能。突破了星载天线的CAD/CAE集成建模、展开过程动力学建模与仿真、网面设计与形态分析、面向多性能的综合优化及各模块异构系统集成等五项关键技术。该软件平台填补了国内空白。 该综合设计平台已成功应用于星载天线的新型结构方案创新和星载天线的型号研制中，显著提高了星载天线的研制能力，天线整机建模效率提高30%，各项性能分析效率提高25%，形面调整效率提高40%。该平台亦可应用于其他展开结构如展开光学系统、太阳帆板、太空机械臂等的分析与设计。