[发明专利]一种空间平面薄膜天线可展开机构及其展开方法

说明书

本发明公开了一种空间平面薄膜天线可展开机构，包括可展开机构，以及通过牵连索连接在可展开机构上的平面薄膜，在可展开机构上设有首尾相互铰接的刚架、连接刚架的一对短同步杆、一对连杆、一对相互铰接的长同步杆，构成可展开机构骨架；一对刚架、一对短同步杆和一对长同步杆分别通过环向接头铰接，长同步杆与刚架、短同步杆与刚架之间通过径向接头铰接；环向接头和径向接头上装有滑轮，拉索依次绕过环向接头和径向接头上的滑轮形成一闭合回路；拉索首尾端连接到卫星的电机轴上，通过卫星上的电机收卷拉索驱动可展开机构展开。该机构采用面外折叠的二维折叠方式收拢，收纳比与展开口径面积大幅提高，更适用于大型甚至超大型平面薄膜天线应用。

技术领域

本发明属于空间柔性天线可展开机构领域，具体是一种空间平面薄膜天线可展开机构设计方案。

背景技术

天基雷达能够远距离、高精度、全天候探测目标，是十分重要的国防装备。随着雷达技术的不断进步，大口径是其发展的重要方向。薄膜结构重量轻、收拢体积小，已成为天基雷达的首选结构，目前已得到了世界发达国家的广泛研究。其中，大收纳比、高可靠性的展开机构是保证薄膜天线正常工作的重要基础，因此，开展具有大收纳比的可展开机构设计工作具有十分深远的意义。

当前的薄膜可展开机构主要有充气刚化式、豆荚杆卷曲式及桁架折叠式等。通过对国内外研究现状的了解和分析，发现当前的可展开机构存在以下两点不足：

1、绝大部分机构仅做一维收拢。即薄膜仅在某一方向卷曲或折叠，一维收拢使得天线体积难以大幅降低，机构收纳比受到限制；少数机构结合了折叠与卷曲两种收拢方式，虽实现了二维收拢，但随着面内横向折叠次数的增加，薄膜在纵向将无法卷曲，因此该收拢方式难以应用于大型薄膜天线。

2、薄膜收拢和展开均需要框架直接辅助。薄膜以框架为轴心进行卷曲，或以框架为导轨进行折叠。上述机构中，框架的宽度决定了薄膜的展开宽度，薄膜与框架之间存在明显制约关系，导致天线展开口径难以扩大。

为解决上述问题，预先考虑对薄膜与框架采用二维收拢，以提高天线整体收纳比；其次将薄膜与框架独立收拢与展开，解除彼此之间的制约关系，以扩大天线口径。

发明内容

本发明的目的是针对当前空间平面薄膜天线展开口径有限、可展开机构收纳比较低的问题，提出一种具有大收纳比的空间平面薄膜天线可展开机构设计方法。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种空间平面薄膜天线可展开机构，包括可展开机构，以及通过牵连索连接在可展开机构上的平面薄膜，在可展开机构上设有首尾相互铰接的刚架、连接在刚架上的一对短同步杆，一对短同步杆分别连接一对连杆，一对连杆分别连接一对相互铰接的长同步杆，一对长同步杆分别铰接在一对刚架上；一对长同步杆分别连接到相邻的一对连杆上，下一级一对连杆再连接到下一级短同步杆上，依次类推，构成可展开机构桁架；

一对刚架、一对短同步杆和一对长同步杆分别通过一对环向接头铰接，长同步杆与刚架、短同步杆与刚架之间通过径向接头铰接；在一对环向接头和径向接头上装有滑轮，拉索依次绕过一对环向接头和径向接头上的滑轮形成一闭合回路；拉索首尾端连接到卫星的电机轴上，通过卫星上的电机收卷拉索驱动可展开机构展开。

进一步，所述可展开机构由刚架a和刚架b首尾相铰接构成环形结构，在靠近刚架a和刚架b的铰接端两侧分别连接有相互铰接的短同步杆a和短同步杆b，短同步杆a和短同步杆b上分别铰接有连杆a和连杆b，连杆a和连杆b分别连接一对相互铰接的长同步杆a和长同步杆b，长同步杆a和长同步杆b分别铰接在刚架a和刚架b上；长同步杆a和长同步杆b分别连接到相邻的连杆b和连杆a上，下一级连杆b和连杆a再连接到下一级短同步杆b和短同步杆a上，依次类推，构成铰接式刚性正多边形可展开机构桁架。

进一步，所述刚架a与刚架b通过环向接头a铰接，长同步杆a与长同步杆b、短同步杆a与短同步杆b通过环向接头b铰接；