[发明专利]一种面向大型空间载荷天线的机热稳定性分析方法

权利要求书

1.一种面向大型空间载荷天线的机热稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、建立空间载荷天线模型，获取空间载荷天线的温度场；

所述S1包括：

S11、建立空间载荷天线模型，根据卫星轨道的参数得到空间载荷天线进出地影的时刻和持续时间；

S12、根据空间载荷天线模型，对空间载荷天线的结构划分热网格，每一热网格对应一热节点，根据空间载荷天线进出地影的时刻和持续时间，计算各热网格之间的辐射角系数，得到每一热节点吸收和辐射的外热流大小；

S13、根据空间载荷天线模型，空间载荷天线材料的热物属性，空间载荷天线的转动角度，结合S12获得的每一热节点吸收和辐射的外热流大小，得到热节点随时间变化的温度值，即温度场；

S2、根据获取的温度场，得到空间载荷天线结构每一个有限元节点上的温度，并获取热响应特征时间和结构响应特征时间，根据热响应特征时间和结构响应特征时间确定空间载荷天线是否发生热致振动，若发生了热致振动，获取热致振动响应和热变形响应，转入S3，若未发生热致振动，获取热变形响应，转入S4；

S3、在空间载荷天线和卫星主体之间设置一个带有压电片的智能杆作为传感器和作动器，根据S2获取的热致振动响应，确定PID控制器的控制参数，利用所述PID控制器对智能杆进行控制，实现抑制空间载荷天线的热致振动，转入S4；

S4、确定空间载荷天线温度的影响因素，利用正交试验在空间载荷天线温度的影响因素中选择出最重要的影响因素，以空间载荷天线进出地影温度差作为优化目标，计算出所述最重要影响因素的最优解，利用该最优解及热变形响应优化空间载荷天线，进而实现抑制热变形。

2.根据权利要求1所述的一种面向大型空间载荷天线的机热稳定性分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

S5、针对光学成像的空间载荷天线，去除空间载荷天线的刚体位移后，根据空间载荷天线的结构特征点及结构特征点的中心点的热响应，利用最小二乘法进行镜片形面拟合，得到多项式系数以及反射面的倾斜误差和平移误差；根据优化后的空间载荷天线及得到的所述多项式系数、反射面的倾斜误差和平移误差，建立原始光学系统、带有六位移误差的光学系统和带有形面变化的光学系统的模型，分析光学成像的空间载荷天线因热响应而引起光学指标的变化。

3.根据权利要求1所述的一种面向大型空间载荷天线的机热稳定性分析方法，其特征在于，S2中，根据获取的温度场，得到空间载荷天线结构每一个有限元节点上的温度的方法包括：

根据空间载荷天线模型及温度场获取空间载荷天线的温度矩阵、时间矩阵、热节点矩阵和结构节点矩阵，采用插值算法，得到空间载荷天线结构每一个有限元节点上的温度，且该温度随在轨运行时间变化。

4.根据权利要求3所述的一种面向大型空间载荷天线的机热稳定性分析方法，其特征在于，S2中，根据热响应特征时间和结构响应特征时间确定空间载荷天线是否发生热致振动的方法包括：

根据热响应特征时间t_τ和结构响应特征时间t_s计算系数Boley：

当Boley＞1，则确定空间载荷天线发生了热致振动和热变形，否则空间载荷天线仅发生热变形，未发生热致振动。

5.根据权利要求4所述的一种面向大型空间载荷天线的机热稳定性分析方法，其特征在于，S2中，热响应特征时间和结构响应特征时间的获取方法包括：

利用有限元软件对空间载荷的卫星进行模态分析，并输出基频，根据基频获得结构响应特征时间t_s；

根据空间载荷天线结构每一个有限元节点上的温度，获取所有有限元节点的温度幅值曲线的均方差，按照等分区间的方式划分所述均方差的范围，找出有限元节点最多的区间与有限元节点的数量，求该区间均方差的均值，找出与该均值相差最小的有限元节点作为热特征点，计算该热特征点的温度幅值的FFT，FFT后的主频为空间载荷天线的温度变化频率，根据该温度变化频率计算出热响应特征时间t_τ。