[發明專利]一種可剛化充氣展開桁架式平面天線與太陽帆板一體機構

有效

• 申請號: 201110237789.9
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102437404A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 苗常青;王友善;劉暢;田爽;譚惠豐;杜星文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01Q1/08
• 分類號: H01Q1/08;H01Q1/22;H01L31/042;B64G1/44
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技術領域

本發明涉及一種可剛化充氣展開桁架式平面天線與太陽帆板一體機構。

背景技術

平面天線及太陽帆板(太陽能電池陣或太陽翼)在衛星、載人飛船、空間站等飛行器中的應用已非常廣泛，平面天線用于星載合成孔徑雷達作為信號收發部件，太陽帆板用于衛星等空間飛行器作為電力供應部件，但目前飛行器使用的平面天線或太陽帆板都是機械式展開結構形式，而且是單獨安裝在飛行器上。

現有的展開式太陽帆板主要采用機械式展開支撐結構，此展開支撐結構是由很多剛性構件通過連接機構、控制展開機構和鎖緊機構連接而成，在使用中存在結構復雜、易出故障、展開可靠性差、整體重量重、折疊效率低、發射體積大等問題，對于采用大面積的平面框架式展開結構的太陽帆板來說，還存在結構剛度低、振動基頻低、易引起與飛行器主體共振而導致飛行器姿態控制較難的問題。

現有的平面天線主要采用機械式展開結構，此種展開支撐結構是由很多剛性構件通過連接機構、控制展開機構和鎖緊機構連接而成，因而在使用中同樣存在結構復雜、易出故障、展開可靠性差、整體重量重、折疊效率低、發射體積大等問題。平面天線口徑(或有效面積)大小對衛星等飛行器信號接收或發射的精度和靈敏度影響較大，平面天線口徑越大，衛星等飛行器信號接收或發射的精度和靈敏度就越高。而大口徑的機械式展開平面天線還存在結構剛度低、振動基頻低的問題，易引起與飛行器主體共振而導致的對飛行器姿態控制較難的問題，并導致平面天線信號精度下降等問題。

綜上所述，現有的機械式展開、單獨安裝的平面天線不能滿足飛行器對大口徑平面天線的需求，現有的機械式展開、單獨安裝的太陽帆板也不能滿足飛行器對大面積太陽帆板的需求。

發明內容

本發明的目的是為解決現有的機械式展開太陽帆板以及現有的機械式展開平面天線在單獨使用中存在結構復雜、易出故障、展開可靠性差、整體重量重、折疊效率低、發射體積大以及成本高的問題；同時解決因采用大面積平面框架式展開結構存在結構剛度和基頻隨結構尺寸增大而降低，易引起與飛行器主體共振并導致對飛行器姿態控制較難，而且導致平面天線信號精度下降的問題，進而提供一種可剛化充氣展開桁架式平面天線與太陽帆板一體機構。

本發明包括：太陽帆板支架、支撐管、平面天線支架、平面天線模塊、太陽帆板基板、太陽能電池片以及衛星或空間站，太陽帆板支架和平面天線支架之間連接有支撐管構成截面為四邊形的桁架結構，太陽帆板基板設置在桁架結構的上側面，太陽能電池片固定在太陽帆板基板的上表面，平面天線模塊設置在桁架結構的下側面形成平面天線，衛星或空間站設置在桁架結構的中部或端部

發射時，整個桁架式平面天線與太陽帆板一體機構折疊包裝在裝載箱內部，發射入軌后，一體機構充氣展開并剛化成型，從而在軌成型為大口徑平面天線和大面積太陽帆板的桁架式一體機構，一體機構展開成型在飛行器的一側或兩側。

本發明的有益效果：

一、本發明采用可剛化充氣展開的桁架作為太陽帆板和平面天線的結構主體，充氣展開桁架采用可剛化柔性復合材料構建，可靈活折疊，折疊效率高，發射體積小，便于利用現有的發射技術和發射裝備進行大口徑天線和大面積太陽帆板的發射。

二、本發明結構簡單，不含有機械關節或鉸鏈，不需要鎖緊機構，以充氣壓力驅動展開，展開可靠性高，有利于整個結構在軌的可靠展開并剛化成型。

三、這種可剛化充氣展開天線和太陽帆板一體化機構具有折疊體積小、質量輕的優點，比現有的機械式展開機構有很多工程上的優勢，可以構建更大口徑的平面天線和更大面積的太陽帆板，顯著提高平面天線的靈敏度、精度及太陽帆板的發電功率。

四、一體機構在軌展開并剛化后，平面天線和太陽帆板通過剛化后的桁架結構連接成一體，顯著提高整個結構的結構剛度和振動基頻，有利于衛星等飛行器的姿態控制和在軌穩定運行，并顯著提高平面天線的抗振能力，提高信號精度和靈敏度。

五、桁架結構本身材料用量很少，而構建桁架結構的薄壁的柔性復合材料支撐管更進一步減少了材料用量，因而整個結構重量大大減輕，有利于整個飛行器的發射。

六、本發明將平面天線和太陽帆板一體化安裝，簡化了飛行器附件結構，減少了天線和帆板對飛行器外部空間的占用，利于整個結構可靠性的提高，并有利于飛行器外部安裝更多其它附件或載荷。

附圖說明

圖1是本發明的具體實施方式提供的整體結構示意圖；

圖2是太陽帆板的結構示意圖；

圖3是平面天線的結構示意圖；

圖4是圖1的A向視圖；