基于预应力杆的空间桁架天线固有频率调节技术

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1、基于预应力杆的空间桁架天线固有频率调节技术谢兰川明路遥吴永鹏张云杨九州西南技术工程研究所摘要：口的研究预应力杆对大型空间桁架天线固有频率影响，提出采用作动器实时对在轨空间天线低阶固有频率进行调整，主动避免共振现象发生。方法针对大型空间桁架天线结构有限元模型，采用降温法对桁架杆施加预应力，重点分析预应力大小、预应力杆位置、预应力杆数量对整体结构固有频率的影响。结果增加预应力大小、合理布置预应力杆位置、增加预应力杆数量能够增加空间桁架天线固有频率的改变率。结论合理优化空间桁架天线上预应力杆，可实现对在轨运行的空间桁架

2、天线低阶固有频率实时调整，可为空间桁架天线避振设计提供参考。关键词：桁架天线;固有频率;预应力;作者简介：谢兰川（1987—）,男，硕士，主要研究方向为结构振动与控制。收稿日期：2017-06-07Na/turalFrequencyAdjustmentTechniqueofSpaceTrussAntennaBasedonPrestressedBarXIELan-chuanMINGLu-yaoWUYong-pengZHANGYunYANGJiu-zhouSouthwestTechnologyandEngineeri

3、ngResearchAbstract：ObjectiveTostudyinfluencesofprestressedbaronnaturalfrequencyoflargespacetrussantennaandproposetoadjustnaturalfrequencyofaorbitingantennatoavoidresonance.MethodsThefiniteelementmodeloflargespacetrussantennawaspresentedandthecoolingmethodwasu

4、sedtoapplyprestresstothetrussbar.Theinfluencesofthesizeofprestressingforce,thepositionofprestressedbarandthenumberofprestressedbarsonthenaturalfrequencyofthewholestructurewereanalyzedemphatically.ResultsIncreasingthemagnitudeofprestress,arrangingpositionofpre

5、stressedbarsreasonablyandincreasingthenumberofprestressedbarscouldincreasethechangerateofnaturalfrequenciesofspacetrussantennas.ConclusionReasonableoptimizationofprestressedbaronspacetrussantennacanrealizereal-timeadjustmentoflowordernaturalfrequencyofspacetr

6、ussantennainorbit,whichcanproviderefereneeforavoidaneeofvibrationindesignofspacetrussantenna.Keyword：trussantenna;naturalfrequency;prestress;Received：2017-06-07在信息技术高度发展的今天，空间卫星在通信、观测、空间科学等领域，尤其是军事领域发挥着H趋重要的作用［1-2］。其中空间桁架天线在卫星实现通信、观测等功能上具有决定性作用。空间可展开桁架天线作为一种新

7、型特殊的空间结构具有净空间值高、在空间容易展开或装配、受运载器载荷舱尺寸限制小等优点而得到广泛发展宜。为了提高星载天线传递信号增益，扩大信号传输带宽，减小地面接收装置体积等，要求星载天线的尺寸越來越大，例如美国研发的第五代电子侦察卫星的空间可展开桁天线甚至发展到了150m左右［4-5］。大型空间桁架天线具有结构柔度大、内阻小等结构特点，但其在轨运行所处的太空环境载荷非常复杂。卫星作动、姿态调整、动量轮、陀螺等各种因素都可形成低周扰动，激发空间天线的共振响应回，对卫星天线的运行与结构安全造成极大威胁in。空间天线尺

8、寸的大型化已使其在在轨运行时的共振现彖愈加严重，必须对空间桁架天线进行共振抑制问题的研究。国内外关于空间柔性桁架天线结构共振抑制问题早有研究宜。西安交通大学与空间技术研究院西安分院研发的双压电堆预应力调节装置，利用天线振动方向作相反运动来抑制共振。这种方法控制系统复杂且非常耗能，较难投入使用。师甜等型对比分析了斜支杆对环形天线第一阶频率的影响，当第一阶频率改变率达到20%