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一种星载天线波导高压法兰的结构优化设计

万小平  肖勇  
【摘要】:星载天线的射频信号传输,由于波导良好的传输特性,因此通常采用波导进行。由于整星的布局及加工工艺的限制,天线馈源组件至转发器的波导通常被分为数段,各段波导之间采用法兰连接。由于星载天线的波导法兰工作环境的特殊性,首先需要经历发射时的力学环境,在轨工作期间在需要经历冷热交变的环境,为保证天线射频信号的良好传输,波导法兰之间的连接不仅需要较高的连接强度与刚度,更需要适应在恶劣的空间工作环境。本文中首先对常用的波导法兰连接形式进行了介绍,包括光壁式、桥式法兰与高压法兰等类型。基于上述需求,本文提出了一种新型的波导连接法兰,并针对其特殊的结构形式,以法兰之间的连接压强最大为优化目标,以两个法兰的压力在温度载荷作用下变化率在5%以内(电性能提出的要求)为约束条件,对连接法兰的壁厚、凸起高度与厚度等结构尺寸进行了优化设计,得到了该型法兰在约束条件下的最佳几何尺寸。优化过程中的分析内容包括:(1)发射载荷作用下法兰的强度分析;(2)在轨道高、低温温度载荷作用下的压强分析。通过上述优化设计加工的波导产品,测试结果表明各项机、电性能满足要求。

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