一种空间可展开柔性天线肋结构设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031607A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211713504.9(22)申请日2022.12.29(71)申请人西安空间无线电技术研究所地址710100陕西省西安市长安区航天基地东长安街504号(72)发明人金鑫王朋朋李欢笑刘婷婷贾启龙郭瑞文苏小东(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009专利代理师高志瑞(51)Int.Cl.H01Q1/08(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图8页(54)发明名称一种空间可展开柔性天线肋结构设计方法(57)摘要本发明公开了一种空间可展开柔性天线肋结构设计方法，包括：选取空间可展开柔性天线肋的截面；采用非线性屈曲分析方法，对截面进行几何构型优化，得到在预设质量范围内的柔性天线肋的截面的最佳构型；确定空间可展开柔性天线肋采用的复合材料和复材铺层角度；确定空间可展开柔性天线肋贴合于反射面上的曲线；确定空间可展开柔性天线肋在展开状态下受边界载荷。本发明具有高精度、高收纳比、轻质量、结构简单和可无源展开的优点。CN116031607ACN116031607A权利要求书1/2页1.一种空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于包括：选取空间可展开柔性天线肋的截面；采用非线性屈曲分析方法，对截面进行几何构型优化，得到在预设质量范围内的柔性天线肋的截面的最佳构型；确定空间可展开柔性天线肋采用的复合材料和复材铺层角度；确定空间可展开柔性天线肋贴合于反射面上的曲线；确定空间可展开柔性天线肋在展开状态下受边界载荷。2.根据权利要求1所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：空间可展开柔性天线肋的截面包括豆荚形截面、人字形截面、带状弹簧/C字形截面、平板形截面、可收卷管式伸缩桅杆形截面、含鞘套的豆荚形截面、波纹形截面。3.根据权利要求1所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：对空间可展开柔性天线肋的截面进行非线性屈曲分析，选取屈曲载荷最大的计算结果为在预设质量范围内的柔性天线肋的截面的最佳构型。4.根据权利要求3所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：非线性屈曲分析公式通过如下公式得到：(K0+KL+λiKσ)φi＝0；其中，K0为未发生变形下的初始全局刚度矩阵；KL为加载外力载荷P并发生变形状态下的全局位移刚度矩阵；Kδ为由载荷增量Q引起的初始应力刚度矩阵；λi为临界屈曲载荷系数，i为自然数。5.根据权利要求1所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：空间可展开柔性天线肋采用的复合材料为碳纤维复合材料单向带预浸料。6.根据权利要求1所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：复材铺层角度为[0°/0°/90°/0°/0°]。7.根据权利要求1所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：空间可展开柔性天线肋贴合于反射面上的曲线通过如下公式得到：其中，f(Z)为空间可展开柔性天线肋贴合于反射面上的曲线方程，x为x轴坐标，y为y轴坐标，z为z轴坐标，f为焦距。8.根据权利要求7所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：x轴垂直于柔性天线肋的安装平面，y轴垂直于柔性天线肋绕中心毂收拢方向的平面，z轴垂直于中心毂竖向剖面。9.根据权利要求1所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：空间可展开柔性天线肋在展开状态下受边界载荷通过如下公式得到：其中，u为空间可展开柔性天线肋挠度；s为空间可展开柔性天线肋曲线；M(s)为任意截面弯矩；EI(s)为任意截面弯曲刚度；R为任意截面处的曲率半径。2CN116031607A权利要求书2/2页10.根据权利要求9所述的空间可展开柔性天线肋结构设计方法，其特征在于：任意截面处的曲率半径R为：其中，x为x轴坐标，f为焦距。3CN116031607A说明书1/10页一种空间可展开柔性天线肋结构设计方法技术领域[0001]本发明属于空间天线技术领域，尤其涉及一种空间可展开柔性天线肋结构设计方法。背景技术[0002]在现有技术中：[0003]《可展开缠绕肋组件》，(CN110313106A)，该专利介绍了公开了一种可展开缠绕肋组件，其包括毂、多个肋以及连接在肋之间的片材，每个肋以固定角度连接到毂，使得每个肋相对于毂的周缘倾斜，多个肋中的每一个能够在收起构造中缠绕在毂周围并且构造为在展开构造中从毂的周缘伸展。在展开构造中，片材在肋之间保持拉紧。肋可以具有豆荚形横截面，和/或可以相对于毂的外表面成角度地附接到毂。该专利主要关注于缠绕肋天线整体设计，并未针对其中柔性天线肋部件进行详细设计。[0004]《高收纳比缠绕肋式可展开天线结构》，(CN108767418B)，该专利介绍了一种高收纳比缠绕肋式可展开天线结