基于热载荷和索张力的平面薄膜边界形状优化

贺 群，保 宏∗，杜敬利，彭福军

基于热载荷和索张力的平面薄膜边界形状优化

贺 群1，保 宏1∗，杜敬利1，彭福军2

（1Ʊ西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室，西安710071；2．上海宇航系统工程研究所，上海201108）

针对平面薄膜相控阵天线受器件热以及边界索张力不确定的影响，提出一种平面薄膜相控阵天线边界形状优化方法。首先，考虑到天线单元的热效应，建立了平面薄膜天线热⁃结构有限元分析模型。其次，在确定范围内的任意索张力组合下，将薄膜边界形状视为3次B样条曲线，以曲线控制点位移为设计变量建立平面薄膜天线优化模型，通过优化实际结构索膜应力与参考应力偏差，实现对薄膜边界形状的优化。最后，通过数值模拟验证了该方法的有效性。与目前薄膜天线边界形状相比，该方法可实现任意曲线形状优化。

平面薄膜天线；器件热；索张力组合；边界形状优化

1 引言

由于平面薄膜相控阵天线具有质量轻、收纳比大、波束扫描灵活等特点，其概念一经提出即成为研究的热点［1⁃2］，而薄膜边界形状直接影响结构的固有频率、应力分布等，成为其结构设计主要内容。合适的边界形状对减少褶皱，提高膜面精度意义重大。目前对平面薄膜天线边界形状的研究主要集中在抛物线、圆弧形和椭圆形状。

2001年，Fang［3］研究了平面薄膜天线的边界形状和张拉系统，给出了抛物线薄膜天线的设计方程，得出管道张拉系统能够使悬索张力分布更加均匀、减少褶皱产生的结论。……