环形张拉式索网可展开天线创新设计与分析

空间可展开天线是未来建造天基、全球降雨雷达系统、空间太阳能电站、大型空间军事基础设施的关键部分.为了满足苛刻的运载条件以及特殊的任务需求,索网结构成为实现空间可展开天线大型化、轻重量与高收纳比的最佳结构方案之一.然而,随着天线口径的不断增大,为了保证较小的收拢体积和质量,需要一系列细长杆组成桁架结构为索网提供支撑边界.细长杆具有较大的抗拉压刚度,但抗弯曲刚度却很小.在索网预应力作用下,若细长杆受弯矩,则容易发生挠曲变形,使得天线设计精度下降问题.为此,基于张拉结构的思想,提出了 一种环形张拉式索网可展开天线.针对该类天线,首先建立了结构分块式节点力平衡方程,实现索网结构与支撑结构预紧力分步计算,在此基础上提出了"以形找力"和"力形耦合"两种设计方法.最后通过数值仿真对所提出结构和方法进行了验证.结果表明,在考虑结构弹性变形时,结构依然具有很高的形面精度,为今后高精度索网可展开天线设计提供了一种新思路.