本書概述了空間可展開天線機構的特點與分類、發展現狀與應用情況，系統介紹了空間可展開天線機構的創新設計理論與方法。書中詳細介紹了模塊化構架式、彈性鉸鏈展開式、折疊肋式和雙層環形桁架式等新型可展開天線機構的設計方法，圍繞不同類型的空間可展開天線機構構型設計、展開與驅動、運動學與動力學分析、結構設計與優化、樣機研制與試驗等進行闡述。
目 錄
序 言
前 言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.1.1 空間可展開天線的功能 1
1.1.2 空間可展開天線的需求分析 1
1.2 空間可展開天線的分類 2
1.3 空間可展開天線機構的特點 3
1.4 空間可展開天線機構的應用 4
1.4.1 平面可展開天線機構 4
1.4.2 拋物面可展開天線機構 8
1.4.3 拋物柱面可展開天線機構 17
1.5 本章小結 20
參考文獻 20
第2章 空間可展開天線機構設計理論 23
2.1 空間可展開天線機構的組成 23
2.2 空間可展開天線機構創新設計流程 24
2.3 空間可展開天線機構構型設計理論 26
2.3.1 圖論 26
2.3.2 螺旋理論 29
2.4 基于圖論的可展開單元拓撲結構設計與分析 30
2.4.1 概念構型建立 30
2.4.2 拓撲結構分析 35
2.4.3 運動副的確定 37
2.4.4 實例分析 40
2.5 基于螺旋理論的過約束可展開單元構型綜合 46
2.5.1 過約束可展開單元的螺旋表示 46
2.5.2 公共約束存在下的可展開單元綜合 50
2.5.3 實例分析 53
2.5.4 冗余約束存在下的可展開單元綜合 56
2.6 本章小結 58
參考文獻 58
第3章 空間可展開天線機構分析方法 60
3.1 展開過程運動學與動力學分析 60
3.1.1 展開過程運動學建模方法 60
3.1.2 展開過程動力學建模方法 62
3.2 展開態動力學建模與仿真 72
3.2.1 多鉸桁架機構動力學建模 73
3.2.2 有限元建模與模態分析 76
3.2.3 動力學等效建模方法 77
3.3 參數優化與網面設計 78
3.3.1 結構參數優化 78
3.3.2 天線網面設計 79
3.4 可展開天線機構試驗方法 85
3.4.1 微重力環境模擬 85
3.4.2 力學測試 86
3.4.3 精度測試 89
3.5 本章小結 89
參考文獻 89
第4章 模塊化平面可展開天線機構設計 91
4.1 模塊化可展開天線機構方案 91
4.1.1 單模塊概念設計 91
4.1.2 基本單元設計與優選 92
4.1.3 可展開機構方案的生成 96
4.2 天線機構展開運動學分析 97
4.2.1 運動學分析模型 97
4.2.2 運動奇異解耦 100
4.2.3 展開運動仿真 105
4.3 天線機構展開動力學分析 105
4.3.1 展開過程剛體動力學分析 105
4.3.2 展開過程柔性動力學分析 108
4.4 天線機構優化設計 112
4.4.1 優化模型 112
4.4.2 近似數學模型的建立 113
4.4.3 參數優化 116
4.5 天線機構設計與樣機研制 119
4.5.1 模塊化可展開機構設計 119
4.5.2 天線機構模態分析 120
4.5.3 樣機研制與試驗 122
4.6 本章小結 126
參考文獻 126
第5章 基于彈性鉸鏈的拋物柱面可展開天線機構設計 127
5.1 彈性鉸鏈力學建模 127
5.1.1 帶簧力學建模 127
5.1.2 彈性鉸鏈力學建模 131
5.1.3 試驗驗證 134
5.2 彈性鉸鏈折展過程分析 135
5.2.1 準靜態展開過程性能分析 136
5.2.2 展開過程分析 138
5.3 拋物柱面可展開天線機構設計 143
5.3.1 天線機構組成 143
5.3.2 天線機構展開動作流程 144
5.3.3 機構展開原理 145
5.4 拋物柱面可展開天線機構研制與測試 147
5.4.1 樣機研制 147
5.4.2 試驗測試 148
5.5 本章小結 151
參考文獻 151
第6章 折疊肋式可展開天線機構設計 152
6.1 折疊肋式可展開天線機構原理與運動學分析 152
6.1.1 天線機構的組成與工作原理 152
6.1.2 天線機構運動學分析 154
6.1.3 天線機構柔索布置 157
6.2 折疊肋式可展開天線機構動力學分析 162
6.2.1 動力學建模與模態分析 162
6.2.2 頻率影響因素分析 164
6.3 參數優化與結構設計 165
6.3.1 優化模型建立 166
6.3.2 結構參數優化 166
6.3.3 折疊肋機構設計 167
6.4 索網設計與樣機驗證 169
6.4.1 索網拓撲成型 169
6.4.2 樣機研制與驗證 171
6.5 本章小結 173
參考文獻 173
第7章 雙層環形桁架式可展開天線機構設計 175
7.1 雙層環形桁架式可展開天線機構的特點 175
7.2 雙層環形桁架式可展開天線機構的構建與分析 177
7.2.1 基于連系桁架的構建方法 177
7.2.2 基于四棱柱可展開單元的構建方法 178
7.2.3 雙層環形桁架可展開條件分析 187
7.3 基于連系桁架的可展開天線機構設計 188
7.3.1 內外層環形桁架機構設計 188
7.3.2 可展開天線機構設計 190
7.4 雙層環形桁架式可展開天線機構等效動力學建模 190
7.4.1 雙層環形桁架單元應變能與動能計算 191
7.4.2 連續體應變能及動能計算 194
7.4.3 天線單元連續體等效模型建立 195
7.4.4 等效動力學模型驗證 195
7.5 雙層環形桁架式可展開天線機構動力學特性分析 200
7.5.1 雙層環形桁架節點受力分析 200
7.5.2 雙層環形桁架固有頻率影響因素分析 202
7.5.3 影響因素靈敏度分析 204
7.6 本章小結 205
參考文獻 205
第8章 基于Bennett單元的可展開天線機構設計 207
8.1 Bennett機構及其替代構型 207
8.1.1 Bennett機構 207
8.1.2 Bennett機構替代構型 208
8.2 Bennett機構模塊化組網 211
8.2.1 過渡單元法 211
8.2.2 機構網絡構建 213
8.2.3 機構網絡自由度分析 215
8.3 基于Bennett單元的拋物柱面天線機構設計 224
8.3.1 機構網絡的展開和收攏狀態 224
8.3.2 拋物柱面擬合過程 225
8.3.3 拋物柱面天線模型 227
8.4 基于Bennett單元的雙層天線機構設計 228
8.4.1 復合機構設計 228
8.4.2 可展開雙層機構網絡構建 229
8.4.3 索網桁架機構形面擬合 231
8.4.4 可展開拋物面天線機構設計 234
8.4.5 樣機研制與試驗 238
8.5 本章小結 240
參考文獻 241
第9章 模塊化構架式可展開天線機構設計 242
9.1 新型模塊化天線機構方案設計 242
9.1.1 可展開肋單元 242
9.1.2 構型創新設計與分析 243
9.2 天線機構尺度設計與建模 245
9.2.1 天線拋物面的擬合方法 245
9.2.2 可展開機構幾何建模 247
9.2.3 可展開機構三維建模 249
9.3 天線機構動力學建模與分析 250
9.3.1 動力學建模 251
9.3.2 動力學分析 253
9.4 可展開天線索網設計 255
9.4.1 索網結構分析 255
9.4.2 索網結構找形 255
9.4.3 索網結構的誤差計算 256
9.5 可展開機構優化設計 257
9.5.1 索單元拉力優化 257
9.5.2 結構參數優化 259
9.6 本章小結 260
參考文獻 260
第10章 索桿張拉式可展開天線機構設計 262
10.1 索桿張拉式可展開天線機構參數化建模 262
10.1.1 基本張拉單元 262
10.1.2 基本張拉模塊 263
10.1.3 索桿張拉天線機構 266
10.2 天線機構力學分析 268
10.2.1 天線機構力學建模 268
10.2.2 基本參數求解 272
10.3 索桿張拉式可展開天線機構參數分析 273
10.3.1 張拉天線解域分析 273
10.3.2 張拉天線參數分析 275
10.3.3 張拉天線展開形態分析 280
10.4 索桿張拉式可展開天線機構設計與研制 281
10.4.1 張拉天線機構設計 281
10.4.2 樣機研制與試驗 282
10.5 本章小結 284
參考文獻 285
第11章 薄膜天線可展開機構設計 286
11.1 薄膜天線可展開機構構型設計 286
11.1.1 系統組成 286
11.1.2 薄膜天線可展開機構構型 287
11.2 薄膜的折疊與張拉找形分析 288
11.2.1 薄膜的折疊 288
11.2.2 薄膜張拉系統設計 290
11.2.3 薄膜力學特性分析 291
11.3 薄膜天線可展開機構設計 293
11.3.1 彈性伸桿機構 293
11.3.2 豆莢桿展開機構 296
11.3.3 三棱柱式薄膜天線機構設計 298
11.4 本章小結 300
參考文獻 300
第12章 固面天線可展開機構設計 302
12.1 太陽花式可展開天線機構設計 302
12.1.1 基本可展開單元設計 302
12.1.2 基本可展開單元組裝與運動特性分析 304
12.1.3 可展開天線機構設計 307
12.2 多瓣式可展開天線機構設計 309
12.2.1 天線機構的分瓣設計 309
12.2.2 多瓣式可展開機構設計 310
12.3 本章小結 314
參考文獻 314
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