[发明专利]一种可刚化充气展开桁架式平面天线与太阳帆板一体机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种可刚化充气展开桁架式平面天线与太阳帆板一体机构。

背景技术

平面天线及太阳帆板(太阳能电池阵或太阳翼)在卫星、载人飞船、空间站等飞行器中的应用已非常广泛，平面天线用于星载合成孔径雷达作为信号收发部件，太阳帆板用于卫星等空间飞行器作为电力供应部件，但目前飞行器使用的平面天线或太阳帆板都是机械式展开结构形式，而且是单独安装在飞行器上。

现有的展开式太阳帆板主要采用机械式展开支撑结构，此展开支撑结构是由很多刚性构件通过连接机构、控制展开机构和锁紧机构连接而成，在使用中存在结构复杂、易出故障、展开可靠性差、整体重量重、折叠效率低、发射体积大等问题，对于采用大面积的平面框架式展开结构的太阳帆板来说，还存在结构刚度低、振动基频低、易引起与飞行器主体共振而导致飞行器姿态控制较难的问题。

现有的平面天线主要采用机械式展开结构，此种展开支撑结构是由很多刚性构件通过连接机构、控制展开机构和锁紧机构连接而成，因而在使用中同样存在结构复杂、易出故障、展开可靠性差、整体重量重、折叠效率低、发射体积大等问题。平面天线口径(或有效面积)大小对卫星等飞行器信号接收或发射的精度和灵敏度影响较大，平面天线口径越大，卫星等飞行器信号接收或发射的精度和灵敏度就越高。而大口径的机械式展开平面天线还存在结构刚度低、振动基频低的问题，易引起与飞行器主体共振而导致的对飞行器姿态控制较难的问题，并导致平面天线信号精度下降等问题。

综上所述，现有的机械式展开、单独安装的平面天线不能满足飞行器对大口径平面天线的需求，现有的机械式展开、单独安装的太阳帆板也不能满足飞行器对大面积太阳帆板的需求。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的机械式展开太阳帆板以及现有的机械式展开平面天线在单独使用中存在结构复杂、易出故障、展开可靠性差、整体重量重、折叠效率低、发射体积大以及成本高的问题；同时解决因采用大面积平面框架式展开结构存在结构刚度和基频随结构尺寸增大而降低，易引起与飞行器主体共振并导致对飞行器姿态控制较难，而且导致平面天线信号精度下降的问题，进而提供一种可刚化充气展开桁架式平面天线与太阳帆板一体机构。

本发明包括：太阳帆板支架、支撑管、平面天线支架、平面天线模块、太阳帆板基板、太阳能电池片以及卫星或空间站，太阳帆板支架和平面天线支架之间连接有支撑管构成截面为四边形的桁架结构，太阳帆板基板设置在桁架结构的上侧面，太阳能电池片固定在太阳帆板基板的上表面，平面天线模块设置在桁架结构的下侧面形成平面天线，卫星或空间站设置在桁架结构的中部或端部

发射时，整个桁架式平面天线与太阳帆板一体机构折叠包装在装载箱内部，发射入轨后，一体机构充气展开并刚化成型，从而在轨成型为大口径平面天线和大面积太阳帆板的桁架式一体机构，一体机构展开成型在飞行器的一侧或两侧。

本发明的有益效果：

一、本发明采用可刚化充气展开的桁架作为太阳帆板和平面天线的结构主体，充气展开桁架采用可刚化柔性复合材料构建，可灵活折叠，折叠效率高，发射体积小，便于利用现有的发射技术和发射装备进行大口径天线和大面积太阳帆板的发射。

二、本发明结构简单，不含有机械关节或铰链，不需要锁紧机构，以充气压力驱动展开，展开可靠性高，有利于整个结构在轨的可靠展开并刚化成型。

三、这种可刚化充气展开天线和太阳帆板一体化机构具有折叠体积小、质量轻的优点，比现有的机械式展开机构有很多工程上的优势，可以构建更大口径的平面天线和更大面积的太阳帆板，显著提高平面天线的灵敏度、精度及太阳帆板的发电功率。

四、一体机构在轨展开并刚化后，平面天线和太阳帆板通过刚化后的桁架结构连接成一体，显著提高整个结构的结构刚度和振动基频，有利于卫星等飞行器的姿态控制和在轨稳定运行，并显著提高平面天线的抗振能力，提高信号精度和灵敏度。

五、桁架结构本身材料用量很少，而构建桁架结构的薄壁的柔性复合材料支撑管更进一步减少了材料用量，因而整个结构重量大大减轻，有利于整个飞行器的发射。

六、本发明将平面天线和太阳帆板一体化安装，简化了飞行器附件结构，减少了天线和帆板对飞行器外部空间的占用，利于整个结构可靠性的提高，并有利于飞行器外部安装更多其它附件或载荷。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式提供的整体结构示意图；

图2是太阳帆板的结构示意图；

图3是平面天线的结构示意图；

图4是图1的A向视图；