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大型紧缩场反射面系统热分析及热控制研究

大型紧缩场反射面系统热分析及热控制研究

作者：毛浩宇杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着天线参数和雷达目标散射特性测试工作频率和电性能要求的提高,紧缩场反射面尺寸不断增大,且对反射面面形精度的要求也不断提高。尽管微波暗室内的温度被严格控制在16℃-26℃内,但微小温变导致的反射面面形误差,仍会显著降低紧缩场... 详细信息

随着天线参数和雷达目标散射特性测试工作频率和电性能要求的提高,紧缩场反射面尺寸不断增大,且对反射面面形精度的要求也不断提高。尽管微波暗室内的温度被严格控制在16℃-26℃内,但微小温变导致的反射面面形误差,仍会显著降低紧缩场的测试精度。基于此,本文以大型紧缩场反射面系统为研究对象,开展反射面系统热分析及热控制研究。首先,针对尺寸为20m×16m,由25块主反射面和34块齿状反射面拼接而成的某一型号紧缩场天线。基于紧缩场反射面系统热-结构耦合理论,构建反射面系统的有限元模型,分析其在重力和温度综合影响下的热分布及形变变化特性。结果表明:(1)反射面系统在重力影响下产生的形变是恒定的,主要取决于自身结构和工况条件。(2)温度对反射面系统的形变影响较大:高温环境下(26℃),反射面系统的热形变与重力产生的形变可以部分抵消,综合形变较小,最大值一般出现在主反射面上边角处,变形值可达1.32mm;低温环境下(16℃),反射面系统的热形变与重力容易产生的形变叠加,综合形变较大,最大值出现在主反射面上边角处,最大变形值可达2.08mm。其次,基于紧缩场反射面受重力和温度双重影响的热力特性,开展反射系统面形精度的数值拟合分析。结果显示:(1)仅分析重力作用下,主反射面面形精度RMS值达21.3μm。(2)仅分析受温度影响,无论温度升高还是降低,系统热形变数值保持一致,对面形精度的影响效果一致,主反射面面形精度RMS值达33.2μm。(3)综合温度和重力两者影响,因温度升高导致主反射面面形精度增大的情况,主反射面面形精度RMS最大值为41.6μm。(4)由三种工况的热仿真数值模拟结果可得:主反射面Z向形变均匀度较差。为解决反射面Z向形变均匀度较差的问题,在单块反射面背部处增设压电陶瓷促动器,提高反射体面形精度的控制能力,并进行模态分析。研究表明:(1)采用轴向均匀分布原则,反射面背面的促动器从原来的4个增加至9个,通过促动器调节可大幅度降低反射面Z向形变的不均匀度,Z向平均形变量由0.28mm降至0.07mm。(2)引入抛物面拟合算法与促动器调控策略,反射面面形精度由原来的47.1μm减小到26.3μm,精度提高了44.2%。最后,基于紧缩场反射面系统的热形变预测,进行紧缩场反射面系统装配,测试模拟工况下的反射面面形精度,验证数值模拟的可靠性。试验表明:实测反射面面形精度RMS值为47μm,与模拟数值41.6μm的误差为11.5%,说明采用的反射面系统数值模拟方法正确可靠。本文对大型紧缩场反射面系统所采用的热-结构分析方法和面形精度调控技术,可为提高紧缩场反射面的面形精度提供理论参考。

关键词：紧缩场反射面热分析热结构热调控方法

光纤任意反射面速度干涉系统在高压物理中的应用

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高压物理学报 2004年第3期18卷 225-230页

作者：翁继东谭华陈金宝贾波胡绍楼马云王翔中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室四川绵阳621900 国防科学技术大学应用物理系湖南长沙410073 复旦大学通信科学与工程系上海200433

介绍一种全光纤任意反射面速度干涉仪(FVISAR),论证了采用SLD宽光谱光源的全光纤速度干涉仪的等程干涉工作原理。对喇叭振动以及Hopkinson压杆加载条件下,铝样品的自由面速度进行了测量。结果表明:该FVISAR系统工作稳定,可用于低自由面... 详细信息

介绍一种全光纤任意反射面速度干涉仪(FVISAR),论证了采用SLD宽光谱光源的全光纤速度干涉仪的等程干涉工作原理。对喇叭振动以及Hopkinson压杆加载条件下,铝样品的自由面速度进行了测量。结果表明:该FVISAR系统工作稳定,可用于低自由面速度剖面的测量。

关键词：高压物理加载条件干涉仪光谱速度 Hopkinson压杆反射面光纤喇叭光源

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星载高精度反射面模具型面补偿设计方法

空间电子技术 2023年第4期20卷 84-90页

作者：江文剑火统龙姜恒坤高锋利柯昌文中国空间技术研究院西安分院西安710000

为满足高通量卫星对反射面高精度型面和低成本要求,从碳纤维蜂窝夹层结构反射面在固化成型过程中的固化收缩变形角度出发,根据模具型面补偿原理,提出了反射面模具型面补偿设计方法,并基于六面体单元有限元模型和三维正交各项异性材料属... 详细信息

为满足高通量卫星对反射面高精度型面和低成本要求,从碳纤维蜂窝夹层结构反射面在固化成型过程中的固化收缩变形角度出发,根据模具型面补偿原理,提出了反射面模具型面补偿设计方法,并基于六面体单元有限元模型和三维正交各项异性材料属性及三点边界约束方法进行了试验验证。试验结果表明,通过型面补偿后的铸铁模具加工得到的两米口径反射面型面精度达到0.096 mm均方根(root mean square,RMS),为模具型面补偿和高精度反射面提供了参考。

关键词：树脂基复合材料反射面固化成型模具型面补偿

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紧缩场测试反射面拼装结构与精密定位设计

中国机械 2023年第12期 37-40页

作者：任大伟葛鲁宁上海莱天通信技术有限公司

本文集中讨论了大型紧缩场（Compact Antenna Test Range,CATR）测试反射面的结构——拼装结构。相对于一体反射面结构，拼装反射面结构产生了更多的自由度误差和更多的误差积累，因此需要更合理的反射面型面分割结构设计以及更合理的... 详细信息

本文集中讨论了大型紧缩场（Compact Antenna Test Range,CATR）测试反射面的结构——拼装结构。相对于一体反射面结构，拼装反射面结构产生了更多的自由度误差和更多的误差积累，因此需要更合理的反射面型面分割结构设计以及更合理的拼装调整机构。综合过往项目经历，本文提出了相关设计要点和注意事项，为后续更大的CATR反射面分割结构设计提供技术支撑和经验借鉴。

关键词： CATR 反射面拼装结构精密定位

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让“中国天眼”保持核心竞争力 005

让“中国天眼”保持核心竞争力

高精度型面检测修整技术在碳纤维反射面制造中的应用

贵州日报

作者：袁航

走进位于平塘县秀美群山深处的“中国天眼”FAST总控室，科研人员正在对望远镜的运行状态进行监控，搜集和记录着来自宇宙的数据信息。凭借望远镜的超高灵敏度，FAST监测到的脉冲星数量已达883颗，是自其运行起至今，同一时期国外同... 详细信息

走进位于平塘县秀美群山深处的“中国天眼”FAST总控室，科研人员正在对望远镜的运行状态进行监控，搜集和记录着来自宇宙的数据信息。凭借望远镜的超高灵敏度，FAST监测到的脉冲星数量已达883颗，是自其运行起至今，同一时期国外同类型望远镜监测数量总和的3倍以上。同时，?

关键词：射电望远镜反射面馈源舱南仁东团队成员核心竞争力

来源： cnki报纸评论

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航天制造技术 2022年第5期 4-8页

作者：李晟超田杰鞠博文郝旭峰王晓蕾上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112

面向碳纤维反射面的高精度制造的迫切要求,提出了一种针对各向异性碳纤维复合材料的高效修整方法,通过控制加工时间,优化工艺参数,分别对平面与曲面反射面进行了加工试验。探究了压强、转速和进给速度等加工参数对不同面形去除效率以及... 详细信息

面向碳纤维反射面的高精度制造的迫切要求,提出了一种针对各向异性碳纤维复合材料的高效修整方法,通过控制加工时间,优化工艺参数,分别对平面与曲面反射面进行了加工试验。探究了压强、转速和进给速度等加工参数对不同面形去除效率以及去除稳定性的影响,经过多次迭代加工,使Φ1.4m碳纤维复合材料天线反射面的初始面形精度从21.5μm收敛到12.9μm,以及碳纤维复合材料1m瓜瓣反射面的初始面形精度从17.6μm收敛到3.0μm。实现了碳纤维复合材料高精度的修整加工,证明了该型面修整方法的可行性和有效性。

关键词：碳纤维复合材料反射面检测修整面形精度高精度

自由边框条件下抛物面天线反射面受载时的变形分析

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机械强度 2009年第3期31卷 448-453页

作者：胡靖高普云李东旭国防科学技术大学航天与材料工程学院长沙410073

将圆抛物面天线的反射面抽象为薄壳,通过求解圆抛物面薄壳的弹性力学方程,计算出中心体支撑和自由边框边界条件的圆抛物面天线反射面受载时的变形位移,首次分析这一类天线反射面变形的总体规律和天线反射面的各形状参数对位移场变化的... 详细信息

将圆抛物面天线的反射面抽象为薄壳,通过求解圆抛物面薄壳的弹性力学方程,计算出中心体支撑和自由边框边界条件的圆抛物面天线反射面受载时的变形位移,首次分析这一类天线反射面变形的总体规律和天线反射面的各形状参数对位移场变化的影响。并将计算结果与无矩理论假设下的计算进行比较,总结出比无矩理论的解更为准确的结论。

关键词：抛物面天线反射面自由边框法向位移径向位移