主控格栅反射器基体结构/压电作动器参数集成优化设计

宋祥帅，初未萌，谭述君，吴志刚

(1.大连理工大学航空航天学院，大连 116024；2.大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024)

0 引 言

随着空间技术的发展，对地观测、深空探测等领域对天线的工作频率要求越来越高[1-2]。以对地观测的气象卫星为例，为了全天候观测大气组成、温度、湿度、水汽等主要的气象指标，天线的工作频率应高于205 GHz[3]。我国新一代微波气象卫星对3 m口径425 GHz天线也提出了明确的应用需求。为了满足上述天线高增益和低旁瓣的电性能，天线反射器的形面精度(Root mean square, RMS)达到几百微米甚至几十微米量级(工作波长的五十分之一)[4]。然而，地面重力载荷、制造、装配和在轨的热辐射载荷均可引起反射器的形面精度下降。因此，为了保证反射器的形面精度，在轨形面主动控制是一个有效的解决途径[5-6]。

为了实现天线反射器的形面主动控制，反射器需要有主动执行机构。这类带有主动执行机构的反射器称为主控天线反射器。主控天线反射器的基体结构一般采用碳纤维复合材料(CFRP)制造，通过压电作动器对其进行主动形面控制。一方面由于CFRP具有高刚度、低密度和高强度等优点，并可以通过铺层设计改变基体结构的力学性能[7-8]；另一方面由于压电作动器具有响应速度快、定位精度高、作用频带宽等优点[9]。对于主控天线反射器，合理的基体结构和压电作动器的集成优化设计可以提高反射器的形面控制性能、减小控制能量输入和反射器的热变形。……