[发明专利]基于形状记忆聚合物复合材料铰链的平面反射阵天线及其展开方法

说明书

基于形状记忆聚合物复合材料铰链的平面反射阵天线及其展开方法。属于航天天线材料领域。现有采用机械式或充气式空间可展开天线结构存在机械结构复杂、易受冲击而损坏、成本高的问题。一种基于形状记忆聚合物复合材料铰链的平面反射阵天线，驱动铰链(8)的两个固定端连接件(1)之间通过压块(12)固定安装两片曲面的形状记忆聚合物层合板(2)，两片形状记忆聚合物层合板(2)之间背对设置，每片形状记忆聚合物层合板(2)的凹面附着加热层(3)。加热层(3)对形状记忆聚合物层合板(2)进行驱动，使形状记忆聚合物层合板(2)变软，通过机械方式，将形状记忆聚合物层合板(2)折叠收拢成O型或Z型。本发明驱动对系统的冲击小，避免了展开的剧烈冲击载荷。

技术领域

本发明涉及一种基于形状记忆聚合物复合材料铰链的平面反射阵天线及其展开方法。

背景技术

航天事业的高速发展对天线提出了越来越高的要求。由于目前所需要的天线功率较高、传输数据的速率较大，因此对天线口径大小的需求也渐渐提高，而运载工具的空间尺寸有限，故可以采用可展开天线这种结构形式减少空间，降低发射成本。

传统的空间可展开天线结构大多采用机械式或充气式的展开方式，存在机械结构复杂、易受冲击损坏、成本高等缺点。随着形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers,SMPs)的发展，目前出现了基于形状记忆聚合物复合材料(Shape Memory Polymer Composites,SMPCs)的智能展开结构。由于形状记忆聚合物复合材料的形状记忆效应及其高比强度、比刚度的特点，应用其到展开结构中不仅可以有效降低机械结构复杂程度和展开难度，而且由于形状记忆聚合物复合材料的阻尼较大，可使智能展开结构的展开较平缓，减轻对系统造成较大的冲击。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有采用机械式或充气式空间可展开天线结构存在机械结构复杂、易受冲击而损坏、成本高的问题，而提出一种基于形状记忆聚合物复合材料铰链驱动的平面反射阵天线。

一种基于形状记忆聚合物复合材料铰链的平面反射阵天线，其特征在于：所述平面反射阵天线包括一组驱动铰链和一组基板组，2-16个基板组通过多个驱动铰链与卫星或空间站主体连接，同一基板组中的基板之间通过多个驱动铰链连接，且每个基板组包括2-5个基板；每个驱动铰链包括两个固定端连接件，两个固定端连接件之间通过压块固定安装两片曲面的形状记忆聚合物层合板，两片形状记忆聚合物层合板之间背对设置，每片形状记忆聚合物层合板的凹面附着加热层，每个加热层连接电源；其中，

每个固定端连接件的两端分别为夹持端和承接端，夹持端相对的设置两片夹持片，承接端设置承接芯，夹持片与曲面承接芯上分别设置安装孔，且曲面承接芯具有两个与形状记忆聚合物层合板相吻合的承接面。

一种基于形状记忆聚合物复合材料铰链的平面反射阵天线的展开方法，在柔性太阳能电池阵在发射前的准备阶段，通过加热层对形状记忆聚合物层合板进行驱动，电源为加热层供电，给加热层加热升温，进而使形状记忆聚合物层合板变软，通过机械方式，将形状记忆聚合物层合板折叠收拢成O型或Z型，之后加热层被断电，停止加热，形状记忆聚合物层合板冷却变硬，得到折叠收拢状态的平面反射阵天线；将折叠状的平面反射阵天线发射入轨后，给予形状记忆聚合物层合板激励，加热层再次升温后，折叠状态的形状记忆聚合物层合板发生变形，逐渐展开推动平面反射阵天线展开，完成展开过程。

本发明的有益效果为：