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基于Twin-Bennett机构固面可展开天线的优化设计

2021-06-23周怡君袁伟钦

中国机械工程 2021年11期

曾 祥 周怡君 袁伟钦 罗 晨

东南大学机械工程学院,南京,211189

0 引言

随着航天事业的实施和深入,星载反射面天线逐步向大口径方向发展,但由于受运载工具有效发射容积的限制,天线、太阳能电池板等装备都需要折叠成收拢状态才能送到太空,因此星载可展开反射面天线的折叠和同步收拢方案一直是研究的热点。按照展开形式和材质的不同可将星载可展开反射面天线分为固面可展开天线[1]和柔性可展开天线[2-3]。与柔性可展开天线相比,固面可展开天线具有型面精度高、工作频率高、机械性能好等优点,更适用于工作频率要求高、口径要求小的卫星上,因此固面可展开天线的发展和应用前景广阔。

最早的固面可展开天线是美国TRW公司研制的太阳花式固面可展开天线[4],该机构可以实现刚性天线的折叠,展开后型面的精度为0.13 mm/10 m,收拢率为44%,其型面精度高、刚度大,但是收拢能力不强,并且展开需要人工辅助。日本东芝公司在TRW公司研制的太阳花式固面可展开天线的基础上研制出了两级固面可展开天线[5],提高了太阳花式天线的收拢能力,但是结构更加复杂。DORNIER和ESA公司共同研制了FIRST(far infrared and submillimeter space telescope)抛物面天线[6],结构中加入了桁架,系统刚度高,收拢性能也好,但是展开后整体质量较大。剑桥大学研制了一种SSDA(solid surface deployable antenna)抛物面天线[7],提高了收拢能力,但需要保证多个电机的同步性,型面精度也不高。2011年,俄罗斯 LABOCHKIN科研生产综合体研制的RADIOASTRON射电望远镜发射成功,其结构类似于FIRST结构[8],该天线通过滑盘上下移动带动推杆转动从而实现盘面的展开。……

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