[发明专利]一种金属馈电波导在空间环境下形变控制方法

权利要求书

1.一种金属馈电波导在空间环境下形变控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、根据星载无源平面反射阵列天线，确定金属馈电波导的几何结构参数和材料属性；所述的星载无源平面反射阵列天线包含天线阵面、支架、馈源及金属馈电波导，所述的金属馈电波导分为依次连接的四个部分，分别为上端面、主体段、下端平直段及下端面，其中，所述的上端面与所述馈源连接，所述的主体段沿所述支架设置，并与所述支架固定，下端平直段通过弹性支架进行约束，下端面通过波导同轴转化器连接到星体内部；

S2、根据金属馈电波导的结构布局、边界条件、性能要求，确定弹性支架的结构；所述弹性支架包含：

支撑架；

固定板，设置在所述支撑架的上方；

传输波导法兰，设置在所述支撑架与固定板之间，金属馈电波导的下端平直段穿过所述传输波导法兰；

一对固定螺钉，依次穿过所述固定板、传输波导法兰与所述支撑架连接；

一对上部弹簧，分别套接在一对固定螺钉上，并且位于固定板与传输波导法兰之间；

一对下部弹簧，分别套接在一对固定螺钉上，并且位于支撑架与传输波导法兰之间；

S3、根据金属馈电波导的几何结构参数和材料属性，建立金属馈电波导的有限元模型；

S4、根据金属馈电波导的约束条件及热载荷环境，计算金属馈电波导在空间环境下的热应力分布及热变形值；

S5、根据热应力分布及热变形值，确定弹性支架的弹力范围，以完成金属馈电波导在空间环境下的形变控制。

2.如权利要求1所述的形变控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中，金属馈电波导的几何结构参数包含：金属馈电波导的截面尺寸，金属馈电波导的高度，金属馈电波导的弯折角度，金属馈电波导的法兰尺寸。

3.如权利要求1或2所述的形变控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中，确定金属馈电波导的几何结构参数包含：

根据馈源距天线阵面安装高度确定金属馈电波导的高度；

根据支架的外形结构与馈电输入端口位置，确定金属馈电波导的弯折角度和平直段长度；

根据输入端电接口法兰尺寸，确定金属馈电波导端口与之匹配的法兰尺寸；

根据星载无源平面反射阵列天线的工作频率指标要求，计算出金属馈电波导的内壁尺寸，根据金属馈电波导的重量、刚度与加工工艺要求，确定金属馈电波导的壁厚，由内壁尺寸及壁厚确定金属馈电波导的截面尺寸。

4.如权利要求1所述的形变控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中，金属馈电波导的材料属性包含：金属馈电波导的材料类型、密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数、导热系数及比热容。

5.如权利要求4所述的形变控制方法，其特征在于，所述的金属馈电波导的材料类型为铝材、铜材及殷钢中的一种。

6.如权利要求1所述的形变控制方法，其特征在于，所述的步骤S3中，金属馈电波导的结构有限元模型表示为：

式中，M表示质量阵，C表示阻尼阵，K表示刚度阵，F表示外载荷阵，与δ分别表示节点加速度、速度和位移矢量。

7.如权利要求2所述的形变控制方法，其特征在于，所述的步骤S4包含：

确定金属馈电波导的约束条件，金属馈电波导的上端面与馈源连接，主体段沿所述支架设置，并与所述支架固定，下端平直段通过弹性支架进行约束，下端面通过波导同轴转化器连接到星体内部；

根据星载无源平面反射阵列天线的工作环境，确定金属馈电波导的高温环境、低温环境以及不同温度环境下的工作时间；

分别计算金属馈电波导在高温环境下的热应力分布和热变形值，低温环境下的热应力分布和热变形值。

8.如权利要求1所述的形变控制方法，其特征在于，所述的步骤S5中，确定弹性支架的弹力范围即确定弹性支架中上部弹簧及下部弹簧的弹性系数和弹簧长度，其中，弹性系数的计算公式为：

S＝(a+2h)·(b+2h)-ab

式中，k表示弹性系数，δ表示空间环境下的热变形值，n表示安全系数，P表示空间环境下的热应力，S为波导截面积，a表示金属馈电波导的内壁长度，b表示金属馈电波导的内壁宽度，h表示金属馈电波导的壁厚；

弹簧长度的计算公式为：

l＝b+2h+δ

式中，l表示弹簧长度，b表示金属馈电波导的内壁宽度，h表示金属馈电波导的壁厚，δ表示空间环境下的热变形值。