CN110854542B - 可展格栅支撑折叠肋式天线反射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，包括天线反射器底座、固体反射面、内层折叠肋、外层折叠肋、肋间转动关节、可折展支撑格栅以及柔性反射面，底座连接的中心区域为高精度固体反射面，底座边缘连接的为径向展开格栅支撑反射面，可展部件包括内外层多个折叠肋，折叠肋通过内层折叠肋根部与底座边缘的铰链以及折叠肋之间的转动关节实现天线机构的多级展开，折叠肋周向肋间连接可折展支撑格栅，柔性反射面铺设在折叠肋和格栅之上，可展格栅编织成可折展的菱形形状，折叠肋及格栅支撑反射面端按理想曲面或曲线加工，消除原理误差，柔性反射面张拉在菱形及折叠肋支撑结构上，实现反射面成形，适应于星载大型载荷天线反射器。

Description

可展格栅支撑折叠肋式天线反射器

技术领域

本发明涉及一种天线反射器，尤其涉及一种可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，应用于太空中的大尺度高精度肋式天线反射器。

背景技术

随着卫星有效载荷技术的迅速发展，微波遥感卫星、移动通信卫星、数据中继卫星、电子侦察卫星等航天器都对星载天线提出了更大型以及更高电波频率的要求。为获取地面微小发射功率的信号，提高信息传输的容量，实现遥感的高分辨率，星载天线朝着大口径、高型面精度方向发展。受运载能力的限制，可收展、轻量化是天线的发展趋势，而径向肋式可展开天线就是其中一种非常具有潜力的结构形式。

在现有应用于太空中的各类径向肋天线反射器中，径向肋天线反射器口径大多在10米以内，还未有出现口径在10米以上的大型可展开径向肋天线反射器。针对10米、20米及30米以上大口径高精度径向肋天线反射器，如果采用目前的径向肋天线的结构形式就会至少存在以下问题：

1、增加展开肋的长度以适应天线反射器的口径变化，使得天线收拢包络超过运载包络极限；

2、天线口径变大后，双层索网结构的反射面成形调节难点增大，工作量呈几何倍数增长；

3、在严酷的空间环境中，天线反射面的索网材料容易发生蠕变产生松弛现象，使得天线反射面的型面容易产生变化，型面***的稳定性不高，不具有较高的型面精度和型面保持能力；

4、反射器由展开肋和柔性索网张拉形成一个整体***，结构的刚度较低，易于发生形变，进而影响天线反射器的性能。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种适应于太空的大口径高精度折叠肋式径向展开天线反射器。

本发明提供可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，采用径向肋可折叠展开结构，肋间应用可展格栅作为柔性反射面的支撑结构，实现天线反射面的大口径与高精度成形。

本发明的技术方案如下：一种应用于空间的可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，包括天线反射器底座、固体反射面、内层折叠肋、外层折叠肋、肋间转动关节、可折展支撑格栅以及柔性反射面，所述天线反射器底座是一个内部中空的腔体结构，底座的一面固定在天线支架(未示出)上，另一面与固体反射面相连；可展部件包括内外层多个折叠肋，每个展开肋靠近天线反射器底座的根部横截面要大于远离天线反射器底座的远端横截面，内层折叠肋的根部与底座的边缘通过铰链连接，每对内外层折叠肋之间通过肋间转动关节连接；所述折叠肋周向肋间连接可折展支撑格栅，可折展支撑格栅起到支撑折叠肋和柔性反射面的作用；柔性反射面铺设在折叠肋和格栅之上，形成特定的曲面。

优选的，所述固体反射面为高精度反射面，用于中心区域的超高频电磁波段的使用。

优选的，所述折叠肋的上表面为一长窄曲面，该曲面为其所对应区域的反射器理论曲面。

优选的，所述折叠肋设计成两折可折展形式，内外层肋通过肋间转动关节连接并应用驱动机构实现展开，用于拓展反射面的口径。

优选的，所述折叠肋采用中空式的碳蜂窝夹层复合材料结构。

优选的，所述可折展支撑格栅采用薄壳格栅结构，格栅通过编织形成菱形可压缩扩展的可折展形式。

优选的，所述可折展支撑格栅的上端为特定曲线，该曲线为格栅在反射器曲面上投影所对应的理论曲线。

优选的，所述柔性反射面为单层柔性金属网或膜类材料，该柔性反射面铺设在折叠肋和支撑格栅上，且该柔性反射面具有一定的张力，通过折叠肋的曲面、格栅曲线以及一定张力张拉使得柔性反射面成形，逼近于理论反射曲面。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明采用径向肋可折叠展开结构，肋间应用可展格栅作为柔性反射面的支撑结构，易于实现径向肋式天线反射器口径的大型化。

2.本发明通过可折展支撑格栅设计成可折展形式，用以填充相邻径向折叠肋的周向空间，提升了整体结构展开态的刚度。

3.本发明可折展支撑格栅、折叠肋的支撑端的端面加工成其所对应的理论曲线或曲面，提升了反射面的精度。

4.本发明柔性反射面为单层反射面，展开型面依赖于可折展支撑格栅和折叠肋所形成的型面精度，相比网状天线反射面，无需过多的精度调节且展开精度更高，无钩挂等风险，具有较高的展开可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的可展格栅支撑折叠肋式天线反射器展开状态示意图；

图2为本发明实施例的可展格栅支撑折叠肋式天线反射器收拢状态示意图；

图3为本发明实施例的可展格栅支撑折叠肋式天线反射器肋间可折展支撑格栅。

具体实施方式

以下将结合具体实施例以及附图进一步阐述本发明。图中标记：1-天线反射器底座；2-固体反射面；3-内层折叠肋；4-外层折叠肋；5-肋间转动关节；6-可折展支撑格栅(6-1：内层可折展支撑格栅；6-2：外层可折展支撑格栅)；7-柔性反射面。

本发明的可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，参见图1、结合图2，包括天线反射器底座1、固体反射面2、内层折叠肋3、外层折叠肋4、肋间转动关节5、可折展支撑格栅6和柔性反射面7。天线反射器底座1的一面固定在天线支架上起到固定天线反射器的作用，反射器底座的另一端与固体反射面2连接。可展部件包括内层折叠肋3和外层折叠肋4，折叠肋的数量可以根据实际情况来具体设置，每个折叠肋靠近天线反射器底座的根部横截面要大于远离天线反射器底座的远端横截面，内层折叠肋3的根部与反射器底座1的边缘通过铰链连接，使得内层折叠肋3能够绕着根部与反射器底座边缘铰链连接的位置展开；外层折叠肋4与内层折叠肋3之间通过肋间转动关节5连接，外层折叠肋绕着转动关节位置向外展开，拓展天线反射器的展开口径。相邻折叠肋之间通过可折展支撑格栅6连接，如图3所示，可折展支撑格栅6设计成菱形可压缩扩展的可折展形式，可折展支撑格栅的上端加工成特定的曲线，该曲线为格栅在反射器曲面上投影所对应的理论曲线，柔性反射面7为单层金属网或膜结构，张拉于可折展支撑格栅6的表面上，根据格栅的形状形成最终的反射面曲面。应用了本发明的可展格栅支撑反射面的折叠肋天线反射器，不仅具有固面的高精度，而且展开口径相比于传统径向肋天线具有可扩展性能；与目前已有的大尺度双层网状天线相比，应用了本发明的可展格栅支撑反射面的折叠肋天线反射器无需进行大量的索网精度调整的过程，大大降低的反射面精度成形的工期，肋间连接可折展支撑格栅并加工成反射面对应的理论曲线，不仅提高了天线反射器的刚度还大大降低了反射面的原理误差，具有反射面的高精度成形和型面保持能力，从而大大提高了天线反射器的性能。

进一步的，所述固体反射面2固定于反射器底座的上端，位于反射器的中心，固体反射面采用复合材料结构，通过磨具实现反射面的高精度成形，以满足反射面超高频电磁波段的使用。

进一步的，所述内层折叠肋3和外层折叠肋4的上表面为一长窄曲面，该曲面为其所对应区域的反射器理论曲面，折叠肋采用中空式的碳蜂窝夹层复合材料结构，内外层肋通过肋间转动关节5连接并应用驱动机构实现展开，用于拓展反射面的口径。

进一步的，所述可折展支撑格栅6通过编织形成菱形可压缩扩展的可折展形式，格栅采用薄壳复合材料结构，可折展支撑格栅在内层折叠肋和外层折叠肋之间采用间隔的形式，使得内外层格栅分离，在内外层折叠肋收展的过程中不会发生几何干涉的现象，可展格栅的支撑端按照其在反射器曲面上投影所对应的曲线进行加工，编织成可折展菱形形状后，菱形四条边落在理论反射曲面上，柔性反射面张拉在菱形支撑结构上，可消除原理误差。

进一步的，所述柔性反射面7为单层柔性金属网或膜类材料，该柔性反射面铺设在折叠肋和支撑格栅上，且该柔性反射面具有一定的张力，通过折叠肋的曲面、格栅曲线以及一定张力张拉使得柔性反射面成形，相比于双层索网反射面，应用此种设计的反射器无需进行大量的索网精度调整的过程，大大降低的反射面精度成形调节的工作量。

Claims (5)

1.一种可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，其特征在于，包括：天线反射器底座、固体反射面、内层折叠肋、外层折叠肋、肋间转动关节、可折展支撑格栅以及柔性反射面；

所述天线反射器底座是一个内部中空的腔体结构，底座的一面固定在天线支架上，另一面与固体反射面相连；

所述内层折叠肋和所述外层折叠肋的每个折叠肋靠近天线反射器底座的根部横截面要大于远离天线反射器底座的远端横截面，内层折叠肋的根部与底座的边缘通过铰链连接，每对内外层折叠肋之间通过肋间转动关节连接；折叠肋周向肋间连接可折展支撑格栅，可折展支撑格栅起到支撑折叠肋和柔性反射面的作用；

所述柔性反射面铺设在折叠肋和格栅之上，形成特定的曲面；

所述固体反射面为高精度反射面，用于中心区域的超高频电磁波段的使用；

格栅通过编织形成菱形可压缩扩展的可折展形式；格栅采用薄壳复合材料结构，可折展支撑格栅在内层折叠肋和外层折叠肋之间采用间隔的形式，使得内外层格栅分离，在内外层折叠肋收展的过程中不会发生几何干涉的现象，可折展支撑格栅的支撑端按照其在反射器曲面上投影所对应的曲线进行加工，编织成可折展菱形形状后，菱形四条边落在理论反射曲面上，柔性反射面张拉在菱形支撑结构上，可消除原理误差；

所述折叠肋的上表面为一长窄曲面，该曲面为其所对应区域的反射器理论曲面。

2.根据权利要求1所述的一种可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，其特征在于，所述折叠肋设计成两折可折展形式，内外层肋通过肋间转动关节连接并应用驱动机构实现展开，用于拓展反射面的口径。

3.根据权利要求1所述的一种可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，其特征在于，所述折叠肋采用中空式的碳蜂窝夹层复合材料结构。

4.根据权利要求1所述的一种可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，其特征在于，所述可折展支撑格栅的上端为特定曲线，该曲线为格栅在反射器曲面上投影所对应的理论曲线。

5.根据权利要求1所述的一种可展格栅支撑折叠肋式天线反射器，其特征在于，所述柔性反射面为单层柔性金属网或膜类材料，该柔性反射面具有一定的张力，通过折叠肋的曲面、格栅曲线以及一定张力张拉使得柔性反射面成形，逼近于理论反射曲面。

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