基于场耦合的静电成形薄膜反射面天线电极布局优化设计

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51405361
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
25.0万
负责人：
张逸群
依托单位：
西安电子科技大学
学科分类：
E0506.机械设计学
结题年份：
2017
批准年份：
2014
项目状态：
已结题
起止时间：
2015-01-01 至2017-12-31

项目参与者：
杨东武；宗亚雳；胡乃岗；刘超；高峰；
关键词：
静电成形星载天线薄膜反射面场耦合电极布局

项目摘要

The extensive activities of aerospace science and technology in the filed of space communications, deep space exploration and military reconnaissance spur the demand for large-aperture, high-precision space antennas. However, existing space antenna technologies can only meet one of the requirements of the large-aperture and high-precision, but not simultaneously satisfy both of them. The emergence of the electrostatic forming technology provides a new approach to deal with this problem. Studies on this area have more concentrated in the ground-based small-aperture optical telescope over the past years. The USA has developed a 5-meter aperture space-based antenna prototype, but the details have not been announced to the public. And thus far, there is no domestic research institution which engaged in the study of technologies in the field of space antennas. Aiming at the bottleneck problems for the electrostatic forming technology using in large-aperture space antennas, two general scientific issues are summarized based on a full investigation: the coupling model between structure displacement field and electrostatic field, the rational configuration of distributed electrodes. In this project, in-depth research in both the theoretic and experiments will be progressed, thus putting forward the relevant theories and methods in this area and providing a strong theoretical support for the next generation large-aperture, high-precision space antennas.

随着我国航天科技活动的飞速发展，空间通信、深空探测、军事侦察等领域对卫星天线的大口径、高精度的需求在不断提升。然而，现有的卫星天线技术只能实现大口径或者高精度的需求之一，无法同时满足这两方面要求。静电成形薄膜反射面天线设计概念的出现，为解决这一难题提供了新的思路。该领域多年来的研究多数集中在小口径的陆基光学反射镜方面，虽然美国已经研制了5米口径的空基天线样机，但科学技术细节并未公布。在大口径星载天线领域，国内尚无研究机构从事该技术的研究。经过对国内外静电成形技术发展的充分调研，针对该技术在星载天线中应用遇到的新问题，凝练出以下两个具有一般意义的科学问题: 结构位移场与静电场的场耦合模型；分布式电极合理化布局问题。本项目将针对这些问题进行深入系统的研究，提出相关理论和方法，为我国下一代大口径、高精度反射面天线的研制提供强有力的理论支持。

结项摘要

项目针对静电成形薄膜反射面技术在星载天线应用时表现出的结构位移场与静电场两场耦合问题及电极合理化布局问题进行深入系统的理论和实验研究，通过开展静电成形薄膜反射面天线场耦合特征对应关系分析及建模、静电成形薄膜反射面天线电极布局方法研究、实验装置研制与模型验证等工作，初步解决了结构位移场与静电场的场耦合模型、电极合理化布局的优化模型两项科学问题。研制的0.55m口径静电成形薄膜反射面天线原理样机最终实现了0.13mm的形面精度均方根值误差。.在自然科学基金资助下，申请人作为第一/通信作者共发表SCI论文9篇，申请人作为第一发明人的申请国家发明专利17项（授权4项，其中1项实现了科技成果转化），其它成员作为第一发明人授权国家发明专利5项（其中1项实现了科技成果转化）。2018年继续得到了国家自然科学基金委面上项目支持，同时获批省部级科研项目1项。培养硕士研究生4人，博士研究生1人。