大型二維多折展開平面天線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)特性分析

史 創(chuàng)，劉名利，郭宏偉*，劉榮強(qiáng)，馬小飛

（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150001；2.西安空間無線電技術(shù)研究所，陜西 西安 710100）

1 引言

自1978 年第一個(gè)星載平面合成孔徑雷達(dá)（SAR）誕生以來，由于它能全天候、全天時(shí)的，不受國界和政治影響，幾乎可以獲得地球每個(gè)角落高分辨率圖像而受到廣泛的關(guān)注。特別是經(jīng)過近十年的快速發(fā)展，已經(jīng)有多個(gè)國家掌握了平面SAR 衛(wèi)星技術(shù)，大量形式各異的平面可展開機(jī)構(gòu)作為星載平面SAR 天線支撐機(jī)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用［1-3］。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，一維折疊型平面天線已經(jīng)不能滿足未來大型平面天線機(jī)構(gòu)的使用，急需提出全新的二維折疊型平面天線機(jī)構(gòu)。

目前國際上對于平面多折展開機(jī)構(gòu)的研究主要集中于一維的平面展開。1995 年11 月，加拿大發(fā)射了Radarsat-1 衛(wèi)星［4-6］，Radarsat-I 上的相控陣天線平面面板發(fā)射時(shí)收攏在衛(wèi)星本體的兩側(cè)，展開之后形成為兩翼，展開尺寸為15 m×1.5 m，收攏尺寸為3.75 m×1.5 m。2007 年，加拿大航天局又發(fā)射了Radarsat-2 衛(wèi)星［7-8］，衛(wèi)星單側(cè)的可展開支撐機(jī)構(gòu)是由一組電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)展開的，并且依靠一套六連桿聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)以傳遞動(dòng)力使整套天線機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)展開功能。日本于2006 年在種子島宇宙中心發(fā)射了先進(jìn)對地觀測衛(wèi)星ALOS［9-10］。ALOS 上載有PALSAR 天線，PAL?SAR 陣面重600 kg，由可展開機(jī)構(gòu)展開支撐，工作于L 波段，最大分辨率可達(dá)2.5 m。

國內(nèi)外對于二維平面多折展開機(jī)構(gòu)的研究多集中在薄膜天線及太陽翼等領(lǐng)域。美國Mar?tin Mikulas 等于2015 年提出了一種被稱為緊湊型伸縮陣列（CTA）的新概念，這種伸縮型展開機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)大面積的太陽能板的可靠展開［11］。……