双层环形桁架可展天线机构运动特性与动力学分析

• 作者: 姚建涛 李永杰 许允斗 赵永生 郑东 韩博
• 来源期刊: 兵工学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 可展天线 双层环形桁架 螺旋理论 自由度 运动特性 动力学分析
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 页码范围: 810-821
• 页数: 12页
• 分类号: V423.4+5
• 字数: 7425字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.04.020

摘要

为改善单层环形桁架式可展天线在大口径时刚度较低的问题,设计一种双层环形桁架可展机构,作为大口径星载天线的支撑与展开机构.对双层环形桁架可展天线进行结构分解,绘制闭环可展机构单元的旋量约束拓扑图,分析机构自由度,得出双层环形桁架可展机构只有一个自由度;基于螺旋理论分析各个构件的旋量速度,通过矢量运算得到各个构件的角速度和质心线速度,并得到速度雅可比矩阵;利用旋量导数分析机构中各个构件的旋量加速度,计算得到各个构件的角加速度和质心线加速度;基于牛顿-欧拉方程和虚功原理,建立整体双层环形桁架可展机构的动力学方程,进行数值计算与仿真验证.研究结果表明:计算和仿真结果验证了理论分析的正确性;所提双层环形桁架可展天线机构整体结构简单,仅需一个驱动便可顺利展开;基于螺旋理论的运动学和动力学分析方法具有明确的物理意义,且分析过程较为程式化,易于编程.