薄膜天線結(jié)構(gòu)在真空中的模態(tài)測試方法?

羅 婕，邱 慧，從 強(qiáng)，許 哲，尚愛華

（北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部 北京，100094）

引言

隨著深空探測、載人航天、天基觀測等一系列重大航天工程的實(shí)施，迫切需要研發(fā)大型天線結(jié)構(gòu)以滿足未來大功率、高精度衛(wèi)星通信的需求。傳統(tǒng)的空間大型可展開結(jié)構(gòu)多采用較為成熟的桁架式結(jié)構(gòu)形式，隨著結(jié)構(gòu)尺寸的增大，因其包含大量的關(guān)節(jié)鉸鏈，導(dǎo)致系統(tǒng)質(zhì)量過大，從而無法滿足未來大型空間天線結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需求。空間薄膜結(jié)構(gòu)是近年來國際上出現(xiàn)的一種新型可展開結(jié)構(gòu)，它是由具有高綜合性能的有機(jī)高分子化合物材料制成的大型輕量化結(jié)構(gòu)，在深空探測中可用于構(gòu)建大型薄膜天線、太陽帆、遮光罩、太陽能集中器、充氣防護(hù)盾及返回減速器等新概念飛行器。與桁架式可展開結(jié)構(gòu)相比，薄膜結(jié)構(gòu)具有明顯的低質(zhì)量、大面積、高折展比等優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)在航天器上安裝更大尺寸的可展開結(jié)構(gòu)，在未來空間探測中具有很好的應(yīng)用前景［1-6］。

薄膜由于不具有抗彎剛度，因此需要外框架提供張緊作用，使薄膜產(chǎn)生一定的張緊力從而能承受一定的外荷載作用，同時(shí)薄膜的厚度一般較小，因此薄膜結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、超低頻率、密集模態(tài)、局部模態(tài)、幾何大變形、高柔性、低密度、強(qiáng)非線性以及承載能力隨張緊力改變等一系列特點(diǎn)，其模態(tài)特性直接決定或很大程度上影響著結(jié)構(gòu)的型面精度保持以及振動(dòng)控制等方面，因此通過開展地面試驗(yàn)來對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行正確的模態(tài)分析是至關(guān)重要的［7-10］。目前關(guān)于薄膜結(jié)構(gòu)的地面模態(tài)試驗(yàn)，多數(shù)是在大氣環(huán)境下開展的，由于薄膜結(jié)構(gòu)為輕質(zhì)柔性結(jié)構(gòu)，空氣對(duì)其模態(tài)分析結(jié)果具有不可忽略的影響，它增加了質(zhì)量并改變了結(jié)構(gòu)的阻尼特性。為了更加準(zhǔn)確地獲得薄膜結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性，在真空環(huán)境中開展模態(tài)試驗(yàn)是十分必要的。

筆者以平面薄膜天線結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)和搭建了一套適用于真空環(huán)境下的模態(tài)測試系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了合理可行的試驗(yàn)方案，獲得了薄膜天線在真空環(huán)境下的模態(tài)頻率和振型。通過將仿真計(jì)算結(jié)果、空氣中的模態(tài)測試結(jié)果以及文中的測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，不但驗(yàn)證了該測試系統(tǒng)的有效性和可行性，而且還分析得到了空氣對(duì)模態(tài)測試結(jié)果產(chǎn)生的具體影響。本研究內(nèi)容為平面薄膜天線結(jié)構(gòu)的特性摸索和設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)，為薄膜結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品在真空環(huán)境下的模態(tài)試驗(yàn)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，具有重要的工程意義和廣泛的參考價(jià)值。

1 平面薄膜天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

平面薄膜天線結(jié)構(gòu)一般需要采用外框架來提供薄膜的張緊力并對(duì)其進(jìn)行固定，同時(shí)外框架需要滿足能夠被視為剛性邊界的條件，即框架基頻需要滿足3倍于薄膜基頻的條件。根據(jù)以上要求，設(shè)計(jì)的平面薄膜天線結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)由外框架、薄膜天線、夾具、拉力傳感器和調(diào)節(jié)螺栓組成。薄膜天線由專用夾具固定在外框架上，夾具和外框架之間裝有調(diào)節(jié)螺栓和拉力傳感器，通過調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)節(jié)薄膜天線上不同的拉力，并通過拉力傳感器，可以得到拉力值。通過以上調(diào)力方式，可將不同的表面張緊力導(dǎo)入到薄膜天線中，且表面張緊力與傳感器拉力值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可通過數(shù)字散斑相關(guān)方法進(jìn)行測量并獲得。

圖1 平面薄膜天線結(jié)構(gòu)外形圖Fig.1 Outline of planar membrane antenna structure

2 模態(tài)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 激勵(lì)方法

試驗(yàn)采用初始位移法對(duì)薄膜天線進(jìn)行激勵(lì)，如圖1所示，采用電磁鐵激勵(lì)器作為激勵(lì)源，并將其固定在薄膜天線一側(cè)。電磁鐵激勵(lì)器在通電時(shí)，其內(nèi)部的金屬桿會(huì)伸出，為薄膜天線提供一定的初始位移，使其離開平衡位置；在斷電時(shí)，金屬桿會(huì)收回，此時(shí)薄膜天線在初始位移的激勵(lì)下開始自由振動(dòng)。該激勵(lì)方法易于實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)靈活性較強(qiáng)，可根據(jù)所需要的激勵(lì)力和初始位移大小對(duì)電磁鐵激勵(lì)器進(jìn)行選型，并通過工裝設(shè)計(jì)可以靈活變換電磁鐵激勵(lì)器的安裝位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜天線的有效激勵(lì)，且不會(huì)產(chǎn)生附加質(zhì)量，能準(zhǔn)確獲得模態(tài)測試結(jié)果。

2.2 測量方法

目前在非接觸模態(tài)測量方法中，激光測振法和攝影測量法是比較適用于輕質(zhì)柔性結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析測量技術(shù)。其中激光測振法發(fā)展較為成熟，相關(guān)硬件設(shè)備及軟件算法的應(yīng)用也比較廣泛，而攝影測量法是一種相對(duì)較新且非常有潛力的非接觸測量方法，不過由于影響其測試精度的因素較多，相關(guān)算法的發(fā)展還不夠完善，因此一定程度上也限制了該方法的應(yīng)用。

綜合考慮測試對(duì)象、測試環(huán)境及測試精度等因素，筆者選用激光測振法對(duì)平面薄膜天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)測量，采用的設(shè)備是Polytec激光測振系統(tǒng)及配套數(shù)據(jù)處理軟件。

2.3 真空環(huán)境中的模態(tài)測試系統(tǒng)

圖2 為平面薄膜天線結(jié)構(gòu)在真空環(huán)境中的模態(tài)測試系統(tǒng)示意圖，它由平面薄膜天線結(jié)構(gòu)、電磁鐵激勵(lì)器、直流穩(wěn)壓電源及控制電路、真空環(huán)境模擬器、掃描式激光測振儀、單點(diǎn)式激光測振儀、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)等組成。

圖2 模態(tài)測試系統(tǒng)示意圖（真空環(huán)境中）Fig.2 Schematic diagram of modal testing system（in vacuum environment）

平面薄膜天線結(jié)構(gòu)和電磁鐵激勵(lì)器通過專用工裝固定在真空環(huán)境模擬器內(nèi)，電磁鐵激勵(lì)器通過穿艙電纜與真空環(huán)境模擬器外的直流穩(wěn)壓電源相連接，且直流穩(wěn)壓電源由控制電路進(jìn)行控制，為電磁鐵激勵(lì)器提供可調(diào)節(jié)的周期性階躍脈沖信號(hào)，從而為薄膜天線提供初始位移激勵(lì)并產(chǎn)生自由振動(dòng)。

在真空環(huán)境模擬器外的兩臺(tái)三腳架上，分別固定了一臺(tái)掃描式激光測振儀和一臺(tái)單點(diǎn)式激光測振儀，兩臺(tái)激光測振儀同時(shí)發(fā)射出激光束，并穿過真空環(huán)境模擬器上的光學(xué)玻璃觀察窗后，最終落到薄膜天線上。薄膜天線上粘貼有等間距陣列式的小面積漫反射紙，在進(jìn)行模態(tài)測試時(shí)，掃描式激光測振儀的激光點(diǎn)將依次落在每一塊漫反射紙上，并進(jìn)行信號(hào)采集，同時(shí)單點(diǎn)式激光測振儀的激光點(diǎn)落在其中某一塊漫反射紙上，并同步進(jìn)行信號(hào)采集，該信號(hào)是模態(tài)分析時(shí)的參考信號(hào)。通過數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)對(duì)兩臺(tái)激光測振儀的返回信號(hào)進(jìn)行采集和分析計(jì)算，得到薄膜天線的模態(tài)頻率和振型，從而為產(chǎn)品模態(tài)特性分析和設(shè)計(jì)改進(jìn)提供重要依據(jù)。

需要提及的是，在用激光測振儀對(duì)真空環(huán)境中的薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描測量時(shí)，國外學(xué)者曾采用了將激光測振儀安裝在真空環(huán)境模擬器內(nèi)的方式［11］，這種方式對(duì)設(shè)備安裝空間提出了很高的要求，不適用于小型真空環(huán)境模擬器。同時(shí)，為了保護(hù)激光測振儀免受真空環(huán)境的影響，需要制作特殊的保護(hù)裝置，并在裝置內(nèi)通以循環(huán)的空氣流，從而對(duì)激光測振儀進(jìn)行有效散熱，防止設(shè)備損壞，這些都無疑增加了設(shè)備安裝的復(fù)雜程度。因此，筆者采用了圖2所示的測試方式，有效避免了上述問題：將兩臺(tái)激光測振儀均放置在真空環(huán)境模擬器外部，無需特殊的散熱裝置，安裝簡單方便，且真空環(huán)境模擬器上的光學(xué)玻璃觀察窗不會(huì)使穿過的激光束產(chǎn)生畸變，從而有效保證了測試結(jié)果的精度。該方法的不足之處是激光測振儀的掃描視場范圍會(huì)受到一定的限制，因此需要選擇合適大小的光學(xué)玻璃觀察窗，使薄膜天線上的所有掃描點(diǎn)均處于激光測振儀的掃描視場范圍內(nèi)。圖3和圖4所示為平面薄膜天線結(jié)構(gòu)和兩臺(tái)激光測振儀的實(shí)際安裝狀態(tài)。

圖3 平面薄膜天線結(jié)構(gòu)安裝在真空環(huán)境模擬器內(nèi)Fig.3 Planar membrane antenna structure installed in vacuum environment simulator

圖4 單點(diǎn)式激光測振儀和掃描式激光測振儀Fig.4 Single-point and scanning laser vibrometers

3 試驗(yàn)參數(shù)及工況

3.1 薄膜天線特征參數(shù)

試驗(yàn)所用薄膜天線的各項(xiàng)特征參數(shù)值如表1所示，表中薄膜天線的尺寸是根據(jù)試驗(yàn)所用真空罐的大小來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，不能超過罐內(nèi)的有效使用空間。由于薄膜天線尺寸的大小主要影響的是其基頻的大小，因此測試結(jié)果所分析得到的規(guī)律同樣適用于其它尺寸的薄膜天線，具有通用性。

在試驗(yàn)過程中，為了驗(yàn)證表面張緊力對(duì)測試結(jié)果的影響，將薄膜天線的表面張緊力分別調(diào)至4，8和12 N/m，并進(jìn)行了模態(tài)測試。

表1 薄膜天線特征參數(shù)列表Tab.1 List of characteristic parameters for mem?brane antenna

3.2 外框架基頻值

在薄膜天線被激勵(lì)并發(fā)生振動(dòng)時(shí)，對(duì)于固定薄膜天線的外框架，為了使其不會(huì)與薄膜天線發(fā)生共振，需要保證外框架的基頻大于薄膜天線基頻的3倍。由于薄膜天線的基頻與其表面張緊力相關(guān)，張緊力越大，基頻越高，在試驗(yàn)時(shí)選擇的薄膜表面張緊力最大值為12 N/m，通過仿真分析，可計(jì)算得到此時(shí)的薄膜天線基頻為24.5 Hz（真空環(huán)境中）。

對(duì)外框架的基頻進(jìn)行測試，如圖5所示，得到框架的基頻值為82.3 Hz，滿足大于薄膜天線基頻3倍的條件，因此可將其視為剛性安裝邊界。

圖5 外框架基頻測試Fig.5 Basic frequency testing of outer frame

3.3 測試工況

表2 所示為模態(tài)試驗(yàn)中完成的測試工況。

表2 測試工況列表Tab.2 List of testing conditions

4 測試結(jié)果分析

4.1 真空環(huán)境中的一階頻率測試結(jié)果

表2 中的工況K1～K3是在真空環(huán)境中完成的模態(tài)測試：薄膜表面張緊力分別取為4，8和12 N/m，且在每個(gè)張緊力下，分別取4個(gè)不同的初始激勵(lì)位移值（2.5，5.0，7.5，10.0 mm）進(jìn)行測試，測得的一階頻率值如表3～表5所示。

由表3～表5可以看到，當(dāng)薄膜表面張緊力不變時(shí)，隨著初始激勵(lì)位移的增加，一階頻率值變化不大，這說明初始激勵(lì)位移的變化基本不會(huì)影響一階頻率的測試結(jié)果。

分別對(duì)表3～表5中的一階頻率取平均值，可得到真空環(huán)境下，薄膜天線在不同表面張緊力下的一階頻率測試結(jié)果，如表6所示。同時(shí)，表6還列出了薄膜天線在各個(gè)張緊力下的一階頻率仿真計(jì)算結(jié)果，以及與測試結(jié)果的誤差百分比。

表3 表面張緊力為4 N/m的測試結(jié)果Tab.3 Testing results with surface tension of 4 N/m

表4 表面張緊力為8 N/m的測試結(jié)果Tab.4 Testing results with surface tension of 8 N/m

表5 表面張緊力為12 N/m的測試結(jié)果Tab.5 Testing results with surface tension of 12 N/m

表6 真空環(huán)境中的測試結(jié)果和仿真結(jié)果比較Tab.6 Comparison of testing results and simulation results in vacuum environment

由表6可以看到，隨著表面張緊力的增加，測試得到的一階頻率值不斷增大，這和仿真計(jì)算結(jié)果的變化規(guī)律是一致的。另外，在不同的張緊力下，一階頻率的測試結(jié)果和仿真計(jì)算結(jié)果均比較接近，誤差不超過4%，這也充分驗(yàn)證了測試系統(tǒng)的有效性和可行性。

4.2 大氣環(huán)境中的一階頻率測試結(jié)果

表2 中的工況K4～K6是在大氣環(huán)境下完成的模態(tài)測試：薄膜表面張緊力分別取為4，8和12 N/m，由于初始激勵(lì)位移值對(duì)一階頻率的測試結(jié)果影響不大，因此這里只對(duì)位移值為5 mm的工況進(jìn)行了測試，測得的一階模態(tài)頻率值如表7所示，同時(shí)表中還列出了真空環(huán)境下的測試結(jié)果，并計(jì)算了兩者之間的誤差百分比。

表7 大氣環(huán)境和真空環(huán)境的測試結(jié)果比較Tab.7 Comparison of testing results in atmospheric environment and vacuum environment

由表7可以看到，與真空環(huán)境中測得的一階頻率值相比，薄膜天線在大氣環(huán)境中測得的一階頻率值會(huì)大大降低，降低幅度達(dá)到50%以上，這充分說明了空氣對(duì)于薄膜天線這類輕質(zhì)柔性結(jié)構(gòu)的模態(tài)測試結(jié)果有著不可忽略的影響。在對(duì)薄膜類結(jié)構(gòu)進(jìn)行地面試驗(yàn)時(shí)，由于環(huán)境、設(shè)備、成本以及諸多其他因素的限制，常常難以開展真空環(huán)境下的模態(tài)測試，而表7的數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果可以為兩種環(huán)境下測試結(jié)果之間的關(guān)系提供一定的判定依據(jù)，由空氣中的一階頻率值可以初步推斷真空中的一階頻率值大小。不過這個(gè)推斷只是粗略的，想要得到兩種測試結(jié)果之間更加精確的關(guān)系，還需要對(duì)不同尺寸的產(chǎn)品以及大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)，才能得到更加客觀和科學(xué)的依據(jù)。

在對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)在大氣環(huán)境中的模態(tài)測試進(jìn)行理論分析和仿真建模時(shí)，常常需要考慮如何對(duì)空氣進(jìn)行建模的問題，通常情況下都是將空氣作為附加質(zhì)量項(xiàng)來考慮，這種建模方式簡單方便，易于計(jì)算。這里將薄膜天線在大氣環(huán)境中的一階頻率測試結(jié)果和仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，如表8所示。可以看到，薄膜天線在不同張緊力下的一階頻率測試結(jié)果與仿真結(jié)果的誤差均在16%以上，與表6中的誤差值相比有較大的提高，這說明在進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)，對(duì)空氣的建模還不夠準(zhǔn)確，除了將空氣作為附加質(zhì)量項(xiàng)外，還應(yīng)考慮到其他復(fù)雜因素的影響，這也是在后續(xù)研究中需要進(jìn)一步探索的內(nèi)容。

表8 大氣環(huán)境中的測試結(jié)果和仿真結(jié)果比較Tab.8 Comparison of testing results and simulation results in atmospheric environment

4.3 兩種環(huán)境中的模態(tài)測試頻譜和模態(tài)振型

這里以表面張緊力為4 N/m的測試結(jié)果為例，對(duì)模態(tài)測試頻譜和模態(tài)振型進(jìn)行分析，其他表面張緊力下（8和12 N/m）得到的測試結(jié)果具有類似規(guī)律。由于篇幅限制，這里不再給出相應(yīng)的頻譜曲線和模態(tài)振型圖。

圖6 所示是平面薄膜天線結(jié)構(gòu)在大氣環(huán)境中的模態(tài)測試頻譜（表面張緊力為4 N/m），可以清晰地看到此時(shí)激發(fā)出了一階和二階兩種模態(tài)，其模態(tài)振型如圖7所示，其中（a）圖為一階模態(tài)振型，（b）圖為二階模態(tài)振型。

圖6 大氣環(huán)境中的模態(tài)測試頻譜Fig.6 Modal testing spectrum in atmospheric environment

圖7 大氣環(huán)境中測得的一階和二階模態(tài)振型Fig.7 First-order and second-order mode shapes measured in atmospheric environment

圖8 所示是平面薄膜天線結(jié)構(gòu)在真空環(huán)境中的模態(tài)測試頻譜（表面張緊力為4 N/m），可以看到此時(shí)僅激發(fā)出了一階模態(tài)，其振型如圖9所示。

圖8 真空環(huán)境中的模態(tài)測試頻譜Fig.8 Modal testing spectrum in vacuum environment

圖9 真空環(huán)境中測得的一階模態(tài)振型Fig.9 First-order mode shape measured in vacuum environment

這里將一階模態(tài)振型的仿真計(jì)算結(jié)果（不考慮空氣影響）、真空環(huán)境中的測試結(jié)果以及大氣環(huán)境中的測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（表面張緊力均為4 N/m），如圖10所示，其中（a）圖為仿真計(jì)算得到的振型，（b）圖為真空環(huán)境下測得的振型，（c）圖為大氣環(huán)境中測得的振型。可以看到，真空環(huán)境中和大氣環(huán)境中的模態(tài)振型是基本一致的，且與仿真計(jì)算結(jié)果比較接近。這說明空氣雖然對(duì)一階頻率值的測試結(jié)果影響很大，但對(duì)一階模態(tài)的振型影響并不大。

以上測試結(jié)果充分說明了該測試系統(tǒng)能夠有效激勵(lì)出薄膜天線的一階模態(tài)，得到的測試結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果一致性較好。對(duì)于高階模態(tài)，由測試結(jié)果來看，真空環(huán)境中并未激勵(lì)出高階模態(tài)，而空氣環(huán)境下也僅僅激勵(lì)出了二階模態(tài)，這主要取決于電磁鐵激勵(lì)器的安裝位置以及數(shù)量：從振型仿真結(jié)果可以看到，一階模態(tài)的最大振幅出現(xiàn)在薄膜天線的中心處，而這恰恰是本試驗(yàn)中電磁鐵激勵(lì)器的安裝位置（見圖1），因此被激勵(lì)出的模態(tài)主要為一階模態(tài)。這正是該激勵(lì)方式的靈活之處，研究者可以通過不同的工裝設(shè)計(jì)來改變電磁鐵激勵(lì)器的安裝位置（以模態(tài)振型仿真結(jié)果為依據(jù)），并根據(jù)需要增加電磁鐵激勵(lì)器的數(shù)量并進(jìn)行選型，從而達(dá)到激勵(lì)出所需模態(tài)的目的，方法易于實(shí)現(xiàn)，簡單可控。

圖10 一階模態(tài)振型對(duì)比（仿真計(jì)算、真空環(huán)境及大氣環(huán)境）Fig.10 Comparison of first-order mode shapes(simulation calculation,vacuum environment,atmospheric environment)

4.4 總結(jié)

1）該測試系統(tǒng)能夠成功實(shí)現(xiàn)平面薄膜天線結(jié)構(gòu)在真空環(huán)境下的模態(tài)測試，且能獲得有效測試數(shù)據(jù)；

2）將電磁鐵激勵(lì)器安裝在薄膜天線中心位置附近，可以有效激勵(lì)出薄膜天線的一階模態(tài)，后續(xù)可根據(jù)高階模態(tài)的振型仿真結(jié)果來確定電磁鐵激勵(lì)器的數(shù)量及安裝位置，從而能夠激勵(lì)出高階模態(tài)，并完成相關(guān)的測試結(jié)果分析和對(duì)比；

3）薄膜天線在真空環(huán)境中的一階模態(tài)頻率測試結(jié)果與仿真結(jié)果吻合較好，誤差不超過4%；

4）對(duì)于薄膜天線的一階模態(tài)頻率值，大氣環(huán)境下的測試值與真空環(huán)境中的測試值相比會(huì)大幅降低，降低幅度達(dá)到50%以上，這充分說明了空氣對(duì)柔性結(jié)構(gòu)的模態(tài)測試結(jié)果有不可忽略的影響；

5）薄膜天線在大氣環(huán)境中的一階模態(tài)頻率測試結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果的誤差在16%以上，這說明在進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)，對(duì)空氣的建模不夠準(zhǔn)確，不能只將其當(dāng)作附加質(zhì)量項(xiàng)考慮，還需考慮其他因素的影響，這將在后續(xù)研究內(nèi)容中進(jìn)行深入探索；

6）薄膜天線在真空環(huán)境中和大氣環(huán)境中的一階模態(tài)振型非常相似，且接近于振型仿真計(jì)算結(jié)果，這說明空氣雖然會(huì)大大影響一階頻率值的測試結(jié)果，但對(duì)振型的影響較小。

5 結(jié)束語

筆者以平面薄膜天線結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)并搭建了一套適用于真空環(huán)境中的模態(tài)測試系統(tǒng)，完成了薄膜天線在不同表面張緊力下的模態(tài)測試，并獲得了有效測試數(shù)據(jù)。文中通過對(duì)各工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并和大氣環(huán)境下的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)得到了一些有用結(jié)論，同時(shí)該模態(tài)測試系統(tǒng)的有效性和可行性也得到了有力驗(yàn)證。本研究內(nèi)容為平面薄膜天線結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了重要的試驗(yàn)依據(jù)，并為真空環(huán)境下的模態(tài)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)同類產(chǎn)品的地面試驗(yàn)開展具有廣泛的參考價(jià)值。后續(xù)將進(jìn)一步開展平面薄膜天線結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)特性研究，并深入探索空氣對(duì)輕質(zhì)柔性結(jié)構(gòu)的影響，從而為薄膜類結(jié)構(gòu)在航天器中的廣泛應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。