本發(fā)明涉及通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面及其設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)天線反射面地面重復(fù)折疊，發(fā)射入軌后構(gòu)型轉(zhuǎn)換成高剛度形式，對(duì)空間展開(kāi)天線的應(yīng)用具有推進(jìn)作用。

背景技術(shù)：

隨著航天科技的發(fā)展，發(fā)展大口徑、高精度、輕重量的可展開(kāi)天線是空間展開(kāi)天線的發(fā)展趨勢(shì)，它在發(fā)射過(guò)程中處于折疊收納(收攏)狀態(tài)，待發(fā)射入軌后，由地面指揮中心控制結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)要求逐漸展開(kāi)，成為一個(gè)大型空間結(jié)構(gòu)，然后鎖定并保持為運(yùn)營(yíng)工作狀態(tài)。薄膜充氣展開(kāi)天線反射面結(jié)構(gòu)由于其高收納比、高折疊效率、重量低以及展開(kāi)可靠性性高等優(yōu)點(diǎn)成為大口徑、高精度與輕重量大型空間展開(kāi)天線結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用，但其存在的面外結(jié)構(gòu)剛度低和形狀不穩(wěn)定而導(dǎo)致形面精度低等不足，又制約著其在空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用；固面天線反射面精度高但折疊效率低、發(fā)射成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決薄膜空間展開(kāi)天線反射面的面外結(jié)構(gòu)剛度低和形狀不穩(wěn)定進(jìn)而導(dǎo)致面形精度低的不足，以及固面天線折疊效率低、發(fā)射成本高等不足，本發(fā)明提供了一種通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面及其設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面，包括一層反射面層和一層肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層，所述肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與反射面層固定連接，其中：反射面層提供天線反射面所需的物理功能，肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層對(duì)反射面層提供空間支撐作用，維持反射面結(jié)構(gòu)形狀，保證天線反射面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形面精度。

一種上述通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象和環(huán)境，確定天線反射面層和肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層制備需使用的材料和肋網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格類型；

步驟2：基于確定的材料和網(wǎng)格類型，制備3d立體狀肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層，并與反射面層復(fù)合成型為肋網(wǎng)支撐天線反射面；

步驟3：將3d立體狀態(tài)天線反射面智能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)?d天線反射面；

步驟4：將2d天線反射面折疊打包，以備發(fā)射；

步驟5：折疊打包的2d天線反射面發(fā)射入軌后，經(jīng)智能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)?d立體狀態(tài)，并在外界刺激下固化定型為肋網(wǎng)支撐天線反射面，以形狀穩(wěn)定、高剛度形式在空間工作運(yùn)行。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明基于二維轉(zhuǎn)三維立體構(gòu)型思想，提出了通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的可展開(kāi)天線反射面，天線反射面通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)變剛度功能，剛度的提升大大提高了天線反射面的形面精度。

2、本發(fā)明設(shè)計(jì)的天線反射面實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的誘導(dǎo)方式簡(jiǎn)單快捷，智能化。

3、本發(fā)明設(shè)計(jì)的剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換的變構(gòu)型天線反射面既可以2d狀態(tài)實(shí)現(xiàn)反復(fù)折疊展開(kāi)功能，又可以3d立體狀態(tài)實(shí)現(xiàn)高剛度功能。

4、本發(fā)明設(shè)計(jì)的剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐天線反射面中，肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層中的網(wǎng)格類型可進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)不同剛度的調(diào)節(jié)需求，以滿足不同應(yīng)用對(duì)象的要求，適用性廣泛。

5、本發(fā)明既有利于解決薄膜空間展開(kāi)天線反射面的面外結(jié)構(gòu)剛度低和面形精度低等不足，又有利于解決固面天線反射面折疊效率低、發(fā)射成本高等不足。

附圖說(shuō)明

圖1為通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面的組成部分示意圖；

圖2為通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面3d立體狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面2d立體狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型過(guò)程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

具體實(shí)施方式一：如圖1-4所示，本實(shí)施方式提供的通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變構(gòu)型的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面由一層反射面層1和一層肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層2構(gòu)成，所述肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3與反射面層1固定連接，反射面層1提供天線反射面所需的物理功能，肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層2對(duì)反射面層1提供空間支撐作用，維持反射面結(jié)構(gòu)形狀，保證天線反射面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形面精度。

本實(shí)施方式中，所述的肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面的變構(gòu)型是通過(guò)剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的，肋網(wǎng)支撐可展開(kāi)天線反射面初始狀態(tài)是成型好的三維（3d）立體狀空間肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，地面狀態(tài)使用時(shí)，3d立體狀空間肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)經(jīng)智能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)換為二維（2d）反射面，可重復(fù)折疊展開(kāi)并進(jìn)行相關(guān)性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試，折疊打包好的反射面發(fā)射入軌后2d反射面進(jìn)智能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)換為3d立體狀態(tài)并固化定型，以結(jié)構(gòu)形狀穩(wěn)定、高剛度的形式在空間工作運(yùn)行，所述的剛?cè)嶂悄苻D(zhuǎn)換是通過(guò)使用智能材料實(shí)現(xiàn)的。

以肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層2在2d狀態(tài)下網(wǎng)格類型為直角型的平面天線發(fā)射面為例進(jìn)行說(shuō)明，具體設(shè)計(jì)步驟如下：

步驟1：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象和環(huán)境，確定天線反射面層1和肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層2制備需使用的材料和肋網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格類型；

步驟2：如圖2所示，基于確定的材料和網(wǎng)格類型，采用形狀記憶智能材料制備成型3d立體狀肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層，并將網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)3按規(guī)則與反射面層1固定連接，最終復(fù)合成型為3d狀態(tài)的肋網(wǎng)絡(luò)支撐天線反射面；

步驟3：將3d立體狀態(tài)肋網(wǎng)支撐天線反射面加熱到肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層材料的形狀記憶溫度以上，肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層變軟，轉(zhuǎn)變?yōu)?d狀態(tài)（如圖3）；

步驟4：2d天線反射面可地面重復(fù)折疊展開(kāi)以及進(jìn)行相關(guān)性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試，折疊打包以備發(fā)射；

步驟5：折疊打包的2d天線反射面發(fā)射入軌后，對(duì)結(jié)構(gòu)加熱到肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層形狀記憶材料的恢復(fù)溫度，結(jié)構(gòu)恢復(fù)到3d立體狀態(tài)為，定型的肋網(wǎng)支撐天線反射面以形狀穩(wěn)定、高剛度形式在空間工作運(yùn)行。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是，所述肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層選用的材料為形狀記憶合金、形狀記憶聚合物和形狀記憶復(fù)合材料中的一種或幾種。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一、二不同的是，所述展開(kāi)天線反射面的結(jié)構(gòu)形式為平面、拋物面或柱面等。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一~三不同的是，所述肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層的網(wǎng)格類型為三角型、菱型、六邊型、米字型以及不同網(wǎng)格類型的組合形式。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一~四不同的是，所述肋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)與反射面層固定連接的方式為膠粘劑粘合、縫合的一種或組合形式。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一~五不同的是，所述形狀記憶合金、形狀記憶聚合物、形狀記憶復(fù)合材料的形狀記憶效應(yīng)可以由熱、電、磁、電磁、光、化學(xué)感應(yīng)中的一種或多種因素激發(fā)。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一~六不同的是，所述反射面層的材料為形狀記憶聚合物、形狀記憶復(fù)合材料中的一種。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一~六不同的是，所述反射面層選用的材料為聚酰亞胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚酯薄膜、聚氨酯薄膜等薄膜的一種。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一~六不同的是，所述反射面層選用的材料為金屬網(wǎng)。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施一~七不同的是，所述形狀記憶復(fù)合材料的增強(qiáng)相材料為石墨纖維、碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、硼纖維、碳化硅纖維或以上纖維織物中的一種或多種。