小卫星激光通信用周扫式跟瞄系统优化研究

发布时间：2024-04-02 19:02

　　随着通信技术的蓬勃发展,卫星激光通信作为一种发展迅速的通信手段,成为各国研究热点。其中,小卫星激光通信跟瞄系统具有体积小、重量轻、成本低、周期短、性能好等特点,近几年应用广泛。由于星载设备受发射成本、运载能力等诸多因素限制对质量有着极高的要求。因此,有必要对小卫星激光通信跟瞄系统进行轻量化优化研究,减小重量满足小卫星平台的要求。本文以小卫星激光通信跟瞄系统为研究对象,以减轻系统结构重量为研究目标,对周扫式激光通信跟瞄系统优化方法进行研究,并对系统整机结构进行详细化优化设计和试验验证。在满足性能指标的前提下减轻系统重量,实现系统结构的轻小型化设计,为小卫星空间激光通信提供前提和保障。通过对常用的通信系统结构形式进行对比分析,根据课题特点及指标要求设计了周扫式结构激光通信跟瞄系统。此结构扫描范围大,所需的转动惯量小,系统稳定性高。根据系统的结构方案完成了跟瞄系统初始结构设计。从材料和结构形式两方面切入,通过对常用航空材料特性进行分析为周扫式激光通信跟瞄系统确定合适的材料,再从结构优化分析方法中利用灵敏度法。分别从刚度和质量的角度分析各零件对整机的灵敏度贡献,得到了各零件的先后优化顺序。根据...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 激光通信跟瞄系统国外研究现状
        1.2.2 激光通信跟瞄系统国内研究现状
        1.2.3 优化设计在跟瞄系统中的应用
    1.3 本论文主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 跟瞄系统结构方案设计
    2.1 小卫星激光通信跟瞄系统
    2.2 跟瞄系统空间环境
        2.2.1 力学环境
        2.2.2 热真空环境
    2.3 跟瞄系统结构方案
        2.3.1 主要技术指标
        2.3.2 跟瞄系统结构形式
    2.4 跟瞄系统结构设计
        2.4.1 方位轴系与俯仰轴系
        2.4.2 反射镜组件
        2.4.3 锁紧组件
    2.5 本章小结
第3章 跟瞄系统结构优化方法研究
    3.1 跟瞄系统优化方案
        3.1.1 材料优化
        3.1.2 结构优化
    3.2 跟瞄系统有限元模型建立
        3.2.1 轴承及螺栓模拟
        3.2.2 锁紧机构建模
        3.2.3 整机有限元建模及模型质量评估
        3.2.4 跟瞄系统初始结构模态分析
    3.3 基于灵敏度的优化方法研究
        3.3.1 灵敏度分析模型
        3.3.2 灵敏度分析与计算
        3.3.3 基于灵敏度准则的部件性能分析
    3.4 本章小结
第4章 跟瞄系统结构优化设计
    4.1 遮光罩结构优化设计
        4.1.1 遮光罩边界条件分析
        4.1.2 遮光罩优化模型建立
        4.1.3 遮光罩优化结果分析
    4.2 锁紧盘结构优化设计
        4.2.1 锁紧盘优化模型建立
        4.2.2 锁紧盘优化结果分析
    4.3 系统各部件轻量化优化
    4.4 跟瞄系统结构仿真分析
        4.4.1 模态分析
        4.4.2 正弦振动响应分析
        4.4.3 随机振动响应分析
    4.5 本章小结
第5章 跟瞄系统扫频试验
    5.1 反射镜组件扫频试验
        5.1.1 试验夹具
        5.1.2 试验系统
        5.1.3 数据采集
    5.2 跟瞄系统扫频试验
        5.2.1 试验准备
        5.2.2 数据采集
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录A 攻读学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3946061