[发明专利]基于力热匹配的网状天线索网结构的热不敏感设计方法

摘要

本发明公开了一种基于力热匹配的网状天线索网结构的热不敏感设计方法，具体包括如下步骤：确定网状天线反射面的基本几何参数；根据确定的基本参数，获得整体网状天线索网结构的初始几何模型；对网状天线索网结构进行初始形态设计，获取天线结构平衡状态下的索网初始预张力向量T⁰；根据张拉索网结构的平衡方程，确定索网结构的力热匹配关系，进而确定索网结构单元截面参数与初始预张力之间的函数关系；获得力热匹配关系的索网单元截面参数向量对索网单元截面参数进行分类、归并及修正，完成网状天线张拉索网结构的热不敏感设计。本发明通过力热匹配来设计网状天线张拉索网结构的结构参数，使得天线形面对热载荷变化不敏感。

主权项

1.基于力热匹配的网状天线索网结构的热不敏感设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，确定网状天线反射面的基本几何参数；步骤2，根据步骤1确定的基本参数，采用经典三向网格形式对网状反射面进行网格划分，生成前索网的初始几何构型；后索网采用与前索网相同的网格划分形式，并连接竖向索单元，进而得到整体网状天线索网结构的初始几何模型；步骤3，对网状天线索网结构进行初始形态设计，获取天线结构平衡状态下的索网初始预张力向量T0；步骤4，根据张拉索网结构的平衡方程，确定索网结构的力热匹配关系，进而确定索网结构单元截面参数与初始预张力之间的函数关系；步骤5，根据步骤4所得的索网结构单元截面参数与初始预张力之间的函数关系，获得力热匹配关系的索网单元截面参数向量步骤6，对索网单元截面参数进行分类、归并及修正，完成网状天线张拉索网结构的热不敏感设计；所述步骤1中确定的几何参数包括：天线的工作频率f、天线的光学口径D、反射面焦距F、反射面偏置距离p和天线高度H；所述步骤4的具体过程如下：步骤4.1，确定张拉索网结构在未受热载荷作用时的平衡方程，如下公式(1)所示：B0T0＝0   (1)；其中，B0为索网结构初始平衡状态下的几何矩阵，T0为索网结构的初始预张力向量；步骤4.2，确定张拉索网结构在热载荷作用下的平衡方程，如下公式(2)所示：B1T1＝0   (2)；其中，B1为索网结构受热载荷作用而平衡后的几何矩阵，T1为索网结构受热载荷作用而平衡后的预张力向量；步骤4.3，当环境温度变化ΔTT时，若保证张拉索网结构在热载荷作用下不发生变形，根据索单元的热应变方程，确定索网结构的力热匹配关系，如下公式(3)所示条件：其中，ΔT为热载荷导致的预张力的变化量，λT＝λΔTT为索网结构预张力的衰减系数，λ为温度变量比例常数；步骤4.4，确定索网单元截面参数与初始预张力的关系，具体过程如下：步骤4.4.1，根据胡克定律，ΔT表示为ΔT＝EcαcΔTTAc   (4)；其中，Ec和αc分别为索单元的弹性模量和热胀系数；步骤4.4.2，根据公式(3)和公式(4)，索网单元截面积Ac与索网结构的初始预张力T0之间的关系如下公式(5)所示：其中，γ为索网单元截面积与初始预张力之间的比例系数。