摘要：针对某大型相控阵天线自重大、加强筋安装位置受限等特点导致天线阵面精度难以保证的工程背景,进行相控阵天线阵面结构方案优化设计。考虑到大型阵面的自重变形导致的柔性特点,提出综合考虑阵面变形后平面度和调整机构精度的一体化优化设计模型,对调整机构支腿的布局进行了优化设计。同时,考虑到加强筋安装位置和型材受限,利用连续化过滤函数,使得型材变量与连续变量进行映射,将离散变量拓扑优化转换为连续变量拓扑优化求解,提高了求解效率,降低了求解的规模。采用上述方法对某大型相控阵雷达进行了案例验证,收到满意的结果。

摘要：环形桁架可展开天线的型面由一系列面片拼合而成,其电性能由这些面片的大小和形状决定.本文针对环形可展开天线型面周期性几何逼近误差导致天线远场方向图存在电平较高的栅瓣的问题,提出了通过破坏误差周期性来消除其对电性能影响的方法.首先,分析了型面几何逼近误差的周期性及其对天线电性能的影响;其次,提出两种消除型面几何逼近误差周期性的方法,一是在径向引入破坏因子,二是改变型面环向轮廓形状;最后,建立优化模型,求出同时满足用户电性能和结构要求的网面分环数和破坏因子.数值仿真表明本文提出的型面优化设计方法既能在保证天线增益的条件下消除栅瓣,又不导致天线结构过于复杂.

摘要：以带有大型环形可展开天线的航天器为研究对象,采用有限元法,对大型可展开天线进行了在轨进出阴影区的瞬态温度求解;并基于卫星-天线刚柔耦合动力学模型,将时变温度场等效为时变热载荷加载到天线上,对整星系统的热致耦合动力学响应进行了数值模拟。结果表明,天线进出阴影期间,自身温度梯度主要存在于迎光侧与背光侧之间,并基于此可估算出天线的热响应特征时间;时变热载荷会导致天线结构和卫星姿态发生明显的振动响应,天线结构振动响应主要集中在第一、二阶固有模态上,卫星则会发生低频姿态振荡运动;该方法可以合理地预测大型可展开天线系统的热致耦合动力学响应。

摘要：大型网状反射面天线是结构复杂、柔性索和梁单元众多的高度几何非线性结构,天线内部索单元的真实张力不易控制,文中针对该问题提出了一种基于改进张力补偿法的索网张力优化设计方法。首先,借鉴模拟预应力空间结构施工的张力补偿法的思想来设计环形桁架可展开天线的索网张力和网面放样状态,但是对借鉴该思想设计的结构进行的非线性静力分析不易收敛,为此将小弹性模量技术应用于张力补偿法,形成改进的张力补偿法;然后,基于改进的张力补偿法,提出了网面张力和网面放样状态的优化设计模型。数值仿真结果表明,该算法有效地改善了网状天线非线性静力分析的不收敛现象,能有效控制主动索的真实张力,且网面放样状态形状规则,易于工程实现。

摘要：雷达角反射器在雷达对抗领域中具有后发制人的作用,能够干扰敌方雷达的探测,保护己方重要设施.传统角反射器多利用金属板材作为反射面制成,虽具有强反射的功能,但其质量较大,一旦加工成型,其形状和尺寸固定、散射特性单一,因此,逐渐不能满足日趋复杂的应用需求.本文针对上述问题,综合考虑角反射器的质量、散射特性及其可调控性等,提出了一种新型、超轻质、雷达散射截面积(radar cross section,RCS)可调的雷达角反射器结构设计方法.该方法以高结构强度的碳纤维杆为支撑骨架,以大柔性金属丝网为角反射器反射表面,并进行结构展开-收拢功能设计,使之可在不同结构状态间连续变化,以实现RCS调控的目的.为验证该设计方法的可行性与有效性,研制了1 m口径12单元可展收角反射器阵列样机,该新型雷达角反射器质量仅1.325kg,并可顺利通过展收状态切换调控RCS,且便于其装载和运输,适合多种载体平台使用.经过实验测试验证,其可实现RCS大幅调控,在2~20 GHz频段内的多数频段可达10 dBsm以上的调控幅度,在少数频段内幅度可超过30 dBsm,取得了良好的调控效果.本文设计方法可为超轻质、散射特性可调的角反射器的设计提供参考.