[发明专利]一种天线结构天文辐射效应分析方法

说明书

本发明提供一种天线结构阴影区域划分方法及天线结构天文辐射效应分析方法，其中，天线结构阴影区域划分方法通过确定高程极值点将天线结构反射面分成阴影区域和非阴影区域，准确实现天线结构区域划分；本发明的天线结构天文辐射效应分析方法，充分考虑对流换热系数、辐射换热表面系数和三角形单元表面太阳辐射强度的影响因素，得到每个划分单元的综合温度，实现天文辐射效应的精准分析。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，涉及一种天线结构天文辐射效应分析方法。

背景技术

随着一昼夜太阳自东边升起，西边落下，其作用会在结构表面产生非均匀温度变化，这种作用简称为太阳辐射效应。直接太阳辐射、地面反射辐射、阴影、空气对流等诸多因素均会不同程度的影响该作用。

天文辐射对大型射电望远镜结构型面精度的影响尤为严重，而电磁性能又需要望远镜结构在热流密度变化或者周边环境剧烈变化时，反射面结构经过促动器的调控，仍然能保证超高的型面精度。

太阳辐射在大气上界的分布是由地球的天文位置决定的，称此为天文辐射。天文辐射强度是指到达地面的太阳辐射的强弱。大气对天文辐射的吸收、反射、散射作用，大大削弱了到达地面的太阳辐射。但尚有诸多因素影响天文辐射的强弱，使到达不同地区的天文辐射的多少不同。其辐射效应在时间与空间上也往往表现出短时急变、分布多样等特征。其复杂性与不确定性使得采用常规分析手段难以对其热效应进行计算分析，同时，天线结构本身在服役阶段不同时刻呈现出有不同的俯仰姿态，热传导、对流换热以及阴影遮挡等诸多热激励影响因素均会对天文辐射效应分析产生影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种天线结构天文辐射效应分析方法，该方法能实现天文辐射效应的精准分析。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种天线结构阴影区域划分方法，该方法用于将地形图中的天线结构反射面划分为阴影区域和非阴影区域，包括以下步骤：

步骤1，将地形图中的天线结构反射面采用有限单元法划分为多个三角形单元；地形图中天线结构反射面以外的区域为周边地貌区域；

步骤2，将地形图沿日照光线方向采用等间隔的直线分割成多个条带；

步骤3，对每个条带，沿日照光线方向找到周边地貌区域的高程极值点J1，高程极值点J1指的是周边地貌区域中沿z向具有最大值的点；以高程极值点J1为起点，沿日照光线的传播路径在地形图中找到与日照光线相交的点J2，若点J2处于天线结构反射面中，则执行步骤4，若点J2处于周边地貌区域中，则天线结构反射面中的每个三角形单元均属于阴影区域；

步骤4，根据高程极值点J1和点J2确定天线结构反射面中的每个三角形单元属于阴影区域还是非阴影区域，采用的方法如下：

针对每个三角形单元，判断三角形单元的每个顶点的x向坐标是否均处于[x_J1,x_J2]中且y向坐标是否均处于[y_J1,y_J2]中,若是，则该三角形单元为阴影区域，否则，该三角形单元为非阴影区域，其中，x_J1,x_J2分别为高程极值点J1和点J2的x向坐标，y_J1,y_J2分别为高程极值点J1和点J2的y向坐标。

本发明还提供一种天线结构天文辐射效应分析方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，确定初始时刻和结束时刻，将初始时刻和结束时刻之间的每个时刻下的地形图中的天线结构反射面划分为阴影区域和非阴影区域，阴影区域和非阴影区域均包括多个三角形单元；

其中，将初始时刻和结束时刻之间的每个时刻下的地形图中的天线结构反射面划分为阴影区域和非阴影区域，为根据上述的天线结构阴影区域划分方法进行划分；