[发明专利]形状记忆材料的可展开固体表面天线反射面

说明书

技术领域

本发明涉及一种可展开天线反射面。

背景技术

由于航天运载飞行器的空间限制，航天用可展开天线反射器在发射前必须折叠，当在轨工作时需自动展开。航天用可展开天线反射器必须具有轻质、高可靠性等性能。随着航天技术、卫星通信、射电天文以及雷达技术的快速发展，航天用可展开天线反射器的需求已大大增加。

航天用可展天线反射器在结构上主要包括：可展开天线反射面、背架系统和馈源，其工作频率一般为高频段(1GHz～100GHz)。航天用可展开天线反射器按结构一般分为两类：1、网状表面可展开天线反射器，其工作频段低于40GHz，主要是网状表面、轻质结构的反射器；2、固体表面可展开天线反射器，其工作频段高于40GHz，主要是固体表面、大质量和结构复杂的反射器。

网状表面可展开天线反射器是现有空间可展开天线的主要类型，其主要结构特点是具有网状可展开反射面。网状表面可展开天线反射器的口径较大，该种天线在发射前能以较小的体积折叠储存，弹性应变能和展开阻力都较小，质量较轻，天线展开与天线收缩状态的体积比较大。但缺点是其网状可展开反射面的表面精度较低，且网状多孔结构使结构能反射的信号频率较低(一般不能高于40GHz)，信号传输精度低，天线增益较低，且结构较为复杂，展开及工作过程的可靠性相应较低。另外，现有网状表面可展开天线反射器需要配置火工品展开触发装置，该装置解锁时对系统产生的冲击大，整个展开系统的可靠性低。

固体表面可展开反射器的反射面为固体表面，优点包括传输信号频率高、传输速率高、损耗小、精度高、误码率低、天线增益较高。但是，制造大口径、高精度的可展开天线反射面，其结构复杂、质量较大、造价高、系统运动自由度较低、可靠性较低，因此现有航天用固体表面可展开天线反射器的口径都较小，其应用范围非常有限。

总之，现有航天用可展开天线反射器不能同时满足大口径和在高频段工作两个使用要求。

发明内容

本发明为了解决现有航天用可展开天线反射器不能同时满足大口径和在高频段工作的问题，而提出一种形状记忆材料的可展开固体表面天线反射面。

本发明由反射表面体1、第一形状记忆材料环向加强件2、第二形状记忆材料环向加强件3和径向加强片4组成；反射表面体1为中间设置有圆形开口的抛物面形，在反射表面体1的背面的上边缘处固定连接有第一形状记忆材料环向加强件2，在反射表面体1的背面的下边缘处固定连接有第二形状记忆材料环向加强件3，第一形状记忆材料环向加强件2和第二形状记忆材料环向加强件3之间的反射表面体1的背面设置有抛物线方向排列的径向加强片4。

采用本发明具有以下特点：

1、形状记忆材料的可展开固体表面天线反射面为固体表面，天线口径大、工作频段高(可高于40GHz)、反射面的面密度低、天线增益较高。

2、使用形状记忆复合材料同时作为展开驱动和刚性支撑装置。材料依靠自身的热临界自激发(玻璃化转变)实现展开的启动和运动的整个过程，输出展开力能满足系统要求，展开运动过程平缓。同时，在天线反射面展开后工作过程中对结构起到刚性支撑作用，维持反射面的表面形状和整个系统的工作。此外，形状记忆材料的可展开固体表面天线反射面使得可展开天线反射器结构较为简单，系统结构和控制环节少，系统工作的可靠性高。

3、无需火工品展开触发装置、冲击小、可靠性高。在玻璃化转变温度以下的形状记忆复合材料具有常规树脂复合材料的材料性质，如较高的弹性模量和弯曲模量(几十到几百GPa量级)。这能够对天线反射器构成强有力的约束，在发射前和发射过程中无需火工品装置来锁定系统，而是当形状记忆复合材料达到玻璃化转变温度以上时，依靠材料较大的阻尼来缓慢、平稳的驱动整个天线反射器系统实现展开。因为形状记忆材料的可展开固体表面天线反射面没有爆炸触发火工品这一过程，航天飞行器还不会受到较大冲击。

4.形状记忆复合材料高的折叠可回复应变，使可展开天线反射器具有较大展开与收缩的体积比。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的侧视图；图3是具体实施方式十二的结构示意图；图4是图3的a局部放大图；图5是图3的b局部放大图。

具体实施方式