[发明专利]一种圆抛物面天线回转轴风载荷的计算方法

说明书

本发明涉及一种圆抛物面天线回转轴风载荷的计算方法，包括：先求得各风载荷在抛物面坐标系下的方向向量及它们之间夹角的余弦值，再使用基于空间向量投影的向量变换及转移，使天线回转轴处的风载荷能由天线反射体二维体轴坐标系下的风载荷表示。本发明与现有技术相比其主要特点是使用基于空间向量投影的向量变换及转移，由于运算都是在同一坐标系下，比现有的球面坐标系变换方法更为直观。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种圆抛物面天线回转轴风载荷的计算方法。

背景技术

对于未配备天线罩的雷达而言，天线定位过程中其回转轴(方位轴、俯仰轴)所受的风载荷直接影响伺服系统控制精度。风载荷求解的传统方法主要是通过风洞试验测得一系列风载荷系数，再经过相关公式计算得到。三维体轴坐标系中天线回转轴处的风载荷系数都要通过风动实验测得，工作量很大，因此目前一般通过球面坐标系变换的方法来减少所需风载荷系数的数量，但其涉及的坐标系较多，需要进行坐标系变换，运算过程通常比较复杂且不易理解。

发明内容

本发明提供了一种圆抛物面天线回转轴风载荷的计算方法，根据圆抛物面天线反射体具有旋转对称性的特点，先求得反射体及回转轴处各个风载荷在抛物面坐标系下的方向向量，通过基于空间向量投影的向量变换，将圆抛物面天线反射体在三维体轴坐标系中的风载荷由其在二维体轴坐标系中的风载荷表示；再进行基于空间向量投影的向量转移，将这些风载荷在三维体轴坐标系下转移到天线回转轴(方位轴、俯仰轴)处，这样只需已知二维体轴坐标系下天线反射体处的风载荷，即可得到天线回转轴处的风载荷。

本发明具体实现过程如下：

步骤一：建立天线抛物面坐标系；

步骤二：在抛物面坐标系下，根据空间方向向量定义，求得天线反射体的二维体轴轴向力1、二维体轴横向力2、二维体轴风力矩3、三维体轴轴向力4、三维体轴横向力一5、三维体轴横向力二6、翻滚力矩7、俯仰力矩8和横向力矩9这九个物理量在抛物面坐标系下的方向向量；

步骤三：根据圆抛物面天线反射体的旋转对称性，通过空间向量变换将三维体轴轴向力4、三维体轴横向力一5、三维体轴横向力二6用二维体轴轴向力1、二维体轴横向力2表示，将翻滚力矩7、俯仰力矩8、横向力矩9用二维体轴风力矩3表示；

步骤四：在抛物面坐标系下，求得俯仰轴18和方位轴17上的风力11、12、13、14、15、16和风力矩19、20、21、22、23、24的方向向量；

步骤五：通过空间向量转移将俯仰轴和方位轴上的风力用三维体轴轴向力4、三维体轴横向力一5、三维体轴横向力二6表示，风力矩用三维体轴轴向力4、三维体轴横向力一5、三维体轴横向力二6、翻滚力矩7、俯仰力矩8、横向力矩9表示，结合步骤三，最终只需已知天线反射体的二维体轴轴向力1、二维体轴横向力2、二维体轴风力矩3，即可得到天线俯仰轴和方位轴上的风力和风力矩。

进一步的，空间向量变换基于空间解析几何，先求得各风载荷的方向向量夹角的余弦值，再根据空间向量投影计算公式由已知风载荷得到所求风载荷。

进一步的，空间向量转移基于空间解析几何，先求得各风载荷的方向向量夹角的余弦值，再根据空间向量投影计算公式由已知风载荷得到所求风载荷。

本发明与现有技术相比，主要特点是使用基于空间向量投影的向量变换及转移，由于在同一坐标系下，无需经过坐标系变换；而现有球面坐标系变换方法一般要经过两到三次坐标系的变换。本发明的方法更易于理解与计算。

附图说明

图1是天线抛物面坐标系；

图2是天线反射体二维体轴体风载荷转换到三维体轴风载荷的示意图。

图3是抛物面坐标系下天线反射体风载荷转移至回转轴处的示意图。