大气探测仪环形遥感装置的设计研究

发布时间：2017-07-15 19:33

  本文关键词：大气探测仪环形遥感装置的设计研究

  更多相关文章： 大气探测仪 综合孔径微波辐射计 可调式桁架结构 碳纤维复合材料 力学分析

【摘要】：近年来厄尔尼诺现象逐年加剧,我国各地区大洪水、大暴雪、大干旱等极端气象灾害频发,为了加强对气象的监测和预报,我国陆续发射了FY-3和FY-4系列气象卫星,为我国天气预报、气象研究、环境遥感等科学研究提供了非常重要的数据,并为国际气象合作做出了重大贡献。本文所研制的大气探测仪作为国家“863”计划地球观测与导航技术领域的重点支持项目,是为了满足国家对于静止轨道大气探测的应用需求而进行的技术攻关,目标是作为主载荷在FY-4微波星上搭载。微波辐射计广泛地应用于地球遥感、深空探测、制导、安检、医疗等领域,传统的实孔径微波辐射计因口径尺寸的限制很难达到越来越高的空间分辨率要求,但干涉式综合孔径微波辐射计可以由较小孔径的天线阵列等效大孔径天线并获得理想的分辨率,因此具有非常美好的发展前景。为了给安装有70个天线的圆环提供支撑和精度调节并减轻质量,本文设计了一套铰链可调式碳纤维杆桁架结构。本文对基于综合孔径微波辐射计技术的大气探测仪装置的机械部分关键技术进行了研究分析,为星载大气探测仪的设计与制造提供一定的参考。本文的主要研究包括以下几个方面:(1)在查阅大量国内外相关文献资料的基础上,概述了国内外大气探测技术的发展历程,并对综合孔径微波辐射计的原理和复合材料桁架结构的国内外研究现状进行了综述,并阐明了本文的主要研究目标和研究意义;(2)叙述了大气探测仪的技术要求、设计特点和设计原则,研究设计了一套铰链可调式碳纤维桁架支撑结构,除铰链接头外均选用了碳纤维材料以减少装置质量,结合CATIA完成了装置的总体设计;并在此基础上对该桁架结构进行了数学模型解析;(3)通过对大气探测仪的工况进行分析,利用有限元分析软件ANSYS对各向异性碳纤维复合材料进行前处理,然后对总体装置进行静力学和模态分析研究,考察装置结构的力学性能。分析结果显示,本文设计的装置仍需进一步地优化,减小变形并增加基频以满足设计要求;(4)在前文分析的基础上,本文对该装置进行了进一步改进和优化,利用ANSYS Workbench对关键零部件圆环进行了尺寸优化,并结合静力学分析结果进行精度和误差分析计算,计算结果表明优化后的结构满足静力学要求;对该装置施加锁紧点之后,其固有频率满足设计要求;(5)对大气探测仪桁架支撑结构的装调工艺进行了介绍与分析,对大气探测仪和翻转架车之间的螺栓组进行了分析校核,验证了结构设计和加工工艺的合理性。
【关键词】：大气探测仪 综合孔径微波辐射计 可调式桁架结构 碳纤维复合材料 力学分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH765.8
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 概况及国内外研究现状11-20
• 1.2.1 大气探测仪概况及国内外研究现状11-13
• 1.2.2 综合孔径微波辐射计概况及国内外研究现状13-17
• 1.2.3 复合材料桁架结构在卫星天线中的应用17-20
• 1.3 论文研究内容及创新点20-23
• 第2章 大气探测仪结构设计及数学模型解析23-39
• 2.1 大气探测仪总体结构设计与装配23-33
• 2.1.1 圆环结构设计26-29
• 2.1.2 桁架支撑结构设计29-31
• 2.1.3 载荷舱结构设计31-32
• 2.1.4 大气探测仪总体装配32-33
• 2.2 大气探测仪桁架数学模型解析33-37
• 2.2.1 铰链接头的角度解析33-35
• 2.2.2 杆长及装配位置解析35-37
• 2.3 本章小结37-39
• 第3章 大气探测仪有限元分析39-53
• 3.1 静力学分析39-49
• 3.1.1 前处理40-47
• 3.1.2 求解过程47-48
• 3.1.3 后处理48-49
• 3.2 模态分析49-52
• 3.2.1 有限元模态分析理论49-50
• 3.2.2 模态分析50-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第4章 大气探测仪结构优化及精度分析53-65
• 4.1 圆环尺寸优化53-58
• 4.1.1 优化设计基本原理53-54
• 4.1.2 设计参数和目标函数的确定54-55
• 4.1.3 目标驱动优化55-57
• 4.1.4 圆环优化结果57-58
• 4.2 优化前、后的整体装置静力学分析对比58-60
• 4.2.1 优化前、后静力学精度误差分析59-60
• 4.3 锁紧点的施加60-63
• 4.3.1 优化前、后的整体装置模态分析对比61-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 整机装调工艺及安装校核65-75
• 5.1 装调工艺65-70
• 5.1.1 零件的命名65-66
• 5.1.2 装配实施方法与流程66-70
• 5.2 整机安装与校核70-73
• 5.3 本章小结73-75
• 第6章 总结与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-81
• 作者简介81
• 攻读硕士学位期间所得的成果81-82
• 致谢82

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘圣强;大气探测仪环形遥感装置的设计研究[D];吉林大学;2016年

，

本文编号：545465