摘要：空间可展开天线是航天领域发展的重要方向,具有重大战略意义和重要经济社会价值.首先,对结构优化技术、面向增材制造的拓扑优化与点阵填充等先进轻量化设计技术的应用进行综述;然后,根据典型使用环境和设计要求,着重介绍近年来结构优化技术在空间可展开天线零部件结构优化和馈源阵支撑结构概念设计中的典型应用案例;最后,考虑未来空间超大口径及高精度可展开天线的设计需求,对先进轻量化设计技术的应用前景进行展望.结构优化技术与设计经验相结合,正在推动设计理念的创新,将成为先进航天器设计的核心工具和必备的标准流程.

摘要：在轨运行的大口径空间可展开天线可能会遭遇空间碎片的高速撞击,这严重威胁了星载天线的安全服役。为研究空间网面可展天线支承结构及抛物面索网在高速撞击时的动力响应,选用ANSYS/AUTODYN有限元软件,建立大口径空间网面可展开天线动力学撞击仿真模型,模拟天线展开锁定时遭遇2.5 mm~7.5 mm的空间碎片撞击的全过程动力响应。考虑1.0 km/s~15.0 km/s的撞击速度和不同撞击位置工况下,天线结构的整体动力响应、关键杆件及抛物面索网损伤状态以及结构整体变形性能。结果表明:空间可展天线结构受微小空间碎片撞击的结构响应过程可分为局部振动、拉索约束以及整体振动三个阶段,撞击点越靠近天线形心,结构响应越明显,结构的平均变形越大;随着撞击速度增大,可展天线的结构平均变形表现为先增加后减小趋势,当撞击速度大于12.5 km/s时,天线受撞击的影响区域逐渐缩小;空间可展天线受微小空间碎片高速撞击时整体形面变形不可忽视,可为后续天线结构防护及易损性分析提供参考。

摘要：为降低卫星天线的发射成本,提高天线的展开刚度,以多模块构架式空间可展开天线结构的质量和1阶固有频率为目标函数,基于误差反向传播(BP)神经网络和遗传算法对天线的结构参数进行了优化.运用ANSYS软件对支撑桁架的结构参数进行了数值模拟,得到了与设计变量对应的目标函数值;通过正交试验设计,构建了用于神经网络训练和检验的样本集;按照BP算法的基本思想,调整网络模型的参数,建立了用于优化的预测模型;采用分目标乘除法,将多目标优化问题转变成单目标优化问题;采用遗传算法进行了优化分析,得到了支撑桁架各杆件的设计参数.结果表明:该优化方法在降低天线质量的同时,使结构的刚度得到了提高,为天线的结构设计提供了参考.

摘要：为了大型可展开天线可靠、精准地在轨展开,研究了一种天基光学监视系统。通过该系统不但可以实时监测天线展开情况,还可以进行天线展开的动力学分析,为大型可展开柔性机构设计、异常发现与分析等提供必要信息。在分析系统任务特点的基础上,介绍了监视系统方案,包括相机方案、视频传输方案、图像处理及射频调制方案,并对运动目标图像检测识别技术以及展开动力学分析技术等系统关键技术进行研究,进行了运动目标图像识别试验和天线展开动力学分析试验。试验结果证明系统对天线靶标的运动识别以及靶标动力学分析有很好的效果,证明了该系统可以有效地完成大型可展开天线的监测任务。

摘要：针对空间可展开天线大口径、高收纳率、高结构利用率等迫切发展需求,提出一种多构型组合式模块化可展开天线机构。首先,阐述了机构的总体方案,分别从模块组合规则、肋单元展收原理等对结构进行了详细分析,并基于机构学基本理论对机构的自由度进行了计算;其次,根据机器人学理论分别建立了单模块与多模块的运动学模型,利用空间等包络圆法求解出各肋单元夹角间的关系;同时采用数值仿真软件对多模块联动过程中肋单元夹角的变化规律进行了研究,对建立的多构型组合式模块化机构运动学模型进行了验证及分析;最后对比了单构型与多构型组合式两类天线的结构利用率、收纳率等关键参数,并研制了一台六棱柱单模块原理样机,开展了展开功能试验与验证。仿真及试验结果表明:所提出的机构能够实现由收拢至展开态的运动变化,展开过程中机构无干涉、卡滞等问题;同时,提出的新构型方案不仅保留了模块化结构通用性好、易拓展等特点,还具有较高的收纳率和结构利用率,研究成果对于丰富和发展宇航空间机构基础理论,推动该型天线的工程应用等具有较高的参考价值和借鉴意义。