一个高性能单反射面紧缩场

介绍了一个单反射面紧缩场,其反射面实体由多块面板拼装而成.单块面板成形基于"点阵钉模、真空负压、金属蜂窝"精密成形工艺,平均精度达到25μm(rms),拼装后总体形面精度达到40μm(rms).通过优化电气布局、边缘设计和馈源设计,该紧缩场具有优良电性能.给出了该紧缩场在39GHz时电性能实测曲线.      

单反射面紧缩场接收机灵敏度要求评估方法

根据洛伦兹互易定理,提出了一种对单反射面紧缩场接收机灵敏度要求进行评估的方法.分别计算紧缩场馈源发射的电磁波以及标准定标球散射的电磁波在位于反射面和静区中间的参考平面上的近场分布,并考虑反射面效率和馈源发射功率,即可得到在测量过程中,对接收机灵敏度的要求.该方法能够全面反应目标雷达散射截面、工作频率、馈源性能和位置、反射面形状尺寸及其边齿结构和边缘绕射、紧缩场静区中心位置等因素的影响.利用该方法对北京航空航天大学微波暗室紧缩场的接收机灵敏度要求进行评估,并与实验测试结果对比,进而验证该方法的正确性.     

大型双反射紧缩场幅相特性校准技术研究

紧缩场是天线、目标RCS测试的关键设备,它能在近距离内把馈源发出的球面波校准为准平面波。为评定紧缩场静区产生的电磁波分布是否符合准平面波特性,需要现场搭建高性能微波幅相收发系统和大型多自由度高精度扫描系统。本文以大型双反射面紧缩场静区性能校准需求为例,从现场计量幅相系统构建、大型复杂扫描系统设计、现场计量实施等方面详细分析了紧缩场静区性能现场校准相关技术。实测结果表明现场搭建的校准系统满足远距离大型双反射面紧缩场静区性能计量需求,各项检测参数量值均满足该紧缩场设计指标要求。     

大型双反射紧缩场幅相特性校准技术研究

紧缩场是天线、目标RCS测试的关键设备,它能在近距离内把馈源发出的球面波校准为准平面波。为评定紧缩场静区产生的电磁波分布是否符合准平面波特性,需要现场搭建高性能微波幅相收发系统和大型多自由度高精度扫描系统。本文以大型双反射面紧缩场静区性能校准需求为例,从现场计量幅相系统构建、大型复杂扫描系统设计、现场计量实施等方面详细分析了紧缩场静区性能现场校准相关技术。实测结果表明现场搭建的校准系统满足远距离大型双反射面紧缩场静区性能计量需求,各项检测参数量值均满足该紧缩场设计指标要求。     

反射器夹层面板精密成形原理

对高精度、大面积不可展双曲反射面的制造问题,提出了基于"离散钉模、真空负压、蜂窝夹层、应力释放、回弹补偿"的高精度反射面板成形原理;建立了四边自由面内多点约束的薄板大挠度弯曲解法及夹层板成形过程仿真模型,用于确定成形工艺参数;利用动力显式和静力隐式算法相结合的方法实现成形过程仿真;通过开缝和开槽方法释放面内压应力,确定了面板开缝和开槽方案;通过逆向修正离散模包络面,使其与成形模拟得到的夹层板型面误差最小,得到模具修正因子,补偿回弹误差.在此基础上开发了夹层板精密成形CAE系统.该方法制造的面板型面精度RMS达到25 μm以下,已成功地应用于多项大型紧缩场和毫米波天线的制造.      

收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估方法

根据Lorentz互易定理,提出了一种对收发分离偏馈单反射面紧缩场静区评估的方法.两个馈源与反射面分别构成独立的、互为测量关系的天线系统,在相同静区位置构成各自的天线口面.对这两个等效天线系统在该平面产生的电磁场进行测试,得到收发系统在静区位置各自的电磁特性.根据收发天线各自的电磁场分布,按照天线接收原理可以得到双站合成的等效静区.双站等效静区呈对称分布,但相对于单站静区分布,双站等效静区范围变小,波动更小,边缘下降更平缓.采用物理光学法对上述等效静区进行了仿真,并进一步通过实验测试对此静区评估方法的有效性进行了验证.     

高精度紧缩场的机械精度检测与电性能验证

根据天线型面精度的确定依据,建立了以半光程差为最小量的型面精度计算模型,据此编写了天线面板测调程序,对高精度紧缩场的型面精度进行了检测,并采用自由拟合的方法对馈源进行了定位,通过机械精度检测,该紧缩场反射面型面静区精度达到 26 μm,机械精度达到理论和设计要求.最终的电气测试结果表明该紧缩场在26~110 GHz时具有优良的电气性能,验证了天线机械精度检测结果的正确性.该方法使机械装调效率显著提高,具有重要的工程应用价值.      

紧缩场反射面板热变形的适应性调整

随着季节的变化,紧缩场反射面板的温度在15~25℃之间变化.热变形量往往超出允许的误差.利用Marc有限元软件,分析了紧缩场在温度、重力和反向力等作用下的变形.针对变形最严重的工况下的变形,用最小二乘法对变形后的数据进行二次多项式曲线拟合,得出与变形后的反射面相一致的新的母线方程和焦距.仿真结果表明调整馈源位置,能够适合于面板焦距的变化.     

基于标定场的激光雷达两步标定方法

针对激光雷达大测量范围高精度测角测距问题,提出一种基于标定场的激光雷达两步标定方法.该方法在分析激光雷达测角误差和测距误差的基础上,提出激光雷达误差修正模型.该模型将距离修正从标定模型中分离,首先利用靶标场完成全视场的角度标定,并确定其外部参数,再利用基线场实现距离标定.以降低距离标定参数与角度标定参数之间的耦合性,保证激光雷达角度和距离标定的精度和准确度.实验结果表明方法合理有效,能够实现激光雷达的高精度标定.     

基于干涉接触的前缘缝翼尾缘结构设计与分析

前缘缝翼是大型飞机起飞与降落阶段重要的增升装置,但受自身结构刚度及其支持刚度影响,承受气动载荷时缝翼易发生翘曲变形,与翼盒产生缝隙,影响到机翼的气动效率。为消除巡航状态缝翼的变形,提高机翼气动效率,提出前缘缝翼干涉尾缘结构设计技术。对影响前缘缝翼结构法向和弦向变形的主要因素进行理论分析。以国内某大型飞机前缘缝翼为研究对象,针对蒙皮等各结构尺寸对前缘缝翼本体刚度的影响,从质量和变形两方面进行详细论述。在保持原有前缘缝翼结构尺寸、质量的前提下,进行前缘缝翼干涉尾缘结构的设计。结果表明：所提的前缘缝翼干涉尾缘结构在巡航工况气动载荷下,可以保持与机翼不分离的状态,提高气动性能,且有效避免了质量的增加。     

高精度反射面板的形面调节新技术

提出了一种基于形面多点调节的紧缩场反射器面板精密柔性成形新技术,对面板形面调节机理进行了分析,提出了确定调节点位置、数量、调节量的形面调节核心技术,借助数值模拟方法确定了矩形面板调节点位置、数量,在实验基础上建立了调节量计算方法.设计、开发了面板形面调节实验平台;针对具有不同初始形面误差的面板进行了形面调节可行性数值模拟分析及实验验证.结果表明,利用所提出的调节技术和开发的形面调节实验平台能够实现双夹层金属蜂窝面板形面的有效调节,获得很高的形面精度.该项技术可以在现行成形技术的基础上进一步提高形面精度,可明显提高面板制造成品率,解决大尺寸高精度面板和较大曲率面板的制造难题,并能改善面板的使用及维护性能,延长紧缩场的使用寿命.     

有源周期性结构控制电磁波反射波束指向研究

提出有源反射的概念.利用如光带隙电磁结晶结构、高阻抗结构等周期性结构的带隙特性和 阻抗特性,通过在类似高阻抗表面的周期性金属单元表面铺设有源器件--变容二极管,控 制周期性结构的性能,建立有源周期性结构,影响入射电磁波的传播特性,实现对反射波束 的指向的有源控制和有效改变.仿真实验证明采用单层或双层有源周期性结构表面,可以有 效控制反射波束的相位和角度指向.     

构架式可展开抛物柱面网状天线结构设计

针对具有大尺度抛物柱状反射面需求的空间可展开天线,提出一种基于四棱柱折展模块的构架式可展开抛物柱面网状天线,依靠模块驱动组件实现天线联动展开。把抛物面天线工作表面的拟合方法拓展到抛物柱面天线,采用工作面拟合圆均等网格划分径向投影获取天线支撑桁架设计的关键节点。柔性网状反射面采用双层索网结构形式,提出与前索具有较好对称性的背索网悬链线设计,前、后索网节点由支撑立柱间拟合圆弧均等分径向分别投影到抛物线段和悬链线圆弧上获取,根据前后索网节点建立索网拓扑构型,基于非线性有限元法对索网预张力进行设计迭代,获得抛物线维索网预张力与其均值的最大误差率为12.3%及柱面维索网预张力与其均值的最大误差率为7.6%的优化结果。研制了机械口径12 m×12 m样机,多次展开获得2 mm RMS以内的形面精度,验证了构架式可展开抛物柱面网状天线较优的展开性能和形面精度保持性能。     

卫星成形反射面天线波束赋形的研究

采用单馈成形反射面天线,将天线口面分为多个栅格,通过优化栅格的场的相位分布对中国版图进行波束赋形。在优化过程中附加了相位限制条件,以保证反射面的表面连续,并与阵馈抛物反射面天线的赋形效果作了分析比较,说明单馈成形反射在天线在波束赋形中是可取的,该单馈成形反射面天线有其实用价值。     

“祝融号”火星车反射面天线设计

针对“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车的探测通信任务需求,提出了一种X频段轻小型宽频圆极化反射面天线。该反射面天线采用了新型一体化紧凑馈源技术,实现馈源长度和口径减小20%的同时提高了反射面天线的口径效率,抵挡了火星的尘埃影响。经过对馈源进行的仿真优化,最终实测结果表明,该天线在7.1～8.4GHz内口径效率可达62.3%,在深空探测的工作频带范围内具有较好的增益、驻波和圆极化特性,该天线已成功应用于“天问一号”火星探测器“祝融号”火星车。     

SIP-AMR-CESE模式对CR2055背景太阳风的模拟

使用三维太阳行星际自适应网格守恒元解元太阳风模型（SIP-AMR-CESE MHD）,模拟从太阳表面到地球轨道附近的太阳风.该模型使用六片网格技术,同时利用PARAMESH软件包实现网格自适应.在该模型的基础上,通过增加广义拉格朗日乘子（GLM）磁场散度误差消去方法,完善网格加密放粗判据,微调加速加热形式等方法,使模拟结果与观测更好地符合.另外,通过控制不同时刻的计算区域,显著提高了模型的计算效率.在此基础上,给出了模型改进后模拟得到的CR2055太阳风稳态解与观测的对比分析.