空间可展开天线支撑结构热致振动与抑制

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32798

固体力学与飞行器总体设计

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空间可展开天线支撑结构热致振动与抑制

罗成¹, 林贵平¹, 罗敏², 郭元东¹()

^1.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191
^2.北京空间飞行器总体设计部，北京 100094

收稿日期:2025-09-17 修回日期:2025-10-09 接受日期:2025-10-27 出版日期:2025-11-10 发布日期:2025-11-07
通讯作者: 郭元东 E-mail:guoyd@buaa.edu.cn
基金资助:
国家级项目

Thermally induced vibration and suppression of space deployable antenna support structures

Cheng LUO¹, Guiping LIN¹, Min LUO², Yuandong GUO¹()

^1.School of Aeronautic Science and Engineering，Beihang University，Beijing 100191，China
^2.Beijing Institute of Space System Engineering，Beijing 100094，China

Received:2025-09-17 Revised:2025-10-09 Accepted:2025-10-27 Online:2025-11-10 Published:2025-11-07
Contact: Yuandong GUO E-mail:guoyd@buaa.edu.cn
Supported by:
National Level Project

摘要/Abstract

摘要：

针对在进出地球阴影时，空间可展开天线支撑结构在循环动态温度载荷下产生热致变形，诱发结构振动问题，建立了结构动力学模型，给出了复合材料杆件等效热力学材料参数，开展了热致振动响应分析。给出了被动式非线性黏性阻尼器（PNVD）的设计和非线性流体阻尼表达式，提出了一种基于非线性流体阻尼的空间可展开天线支撑桁架结构热致振动抑制方法。空间可展开天线支撑结构模态阻尼试验结果表明，安装阻尼器前后，结构基频变化不大于1%，模态阻尼比提升大于2%。

关键词: 空间可展开天线, 热致振动, 非线性阻尼, 振动抑制, 航天器

Abstract:

A structural dynamics model was established to address the issue of thermal deformation and structural vibration of large space deployable antenna support structures under cyclic dynamic temperature loads when entering and exiting the Earth’s shadow. Equivalent thermodynamic material parameters of composite material members were provided， and thermal vibration response analysis was conducted. The nonlinear fluid damping model of Passive Nonlinear Viscous Damper （PNVD） is presented， and a spatially deployable antenna support truss structure thermal vibration suppression method based on nonlinear fluid damping is proposed. The experimental results of modal damping of large deployable antenna support structures show that before and after installing dampers， the fundamental frequency of the structure changes by no more than 1%， and the modal damping ratio increases by more than 2%.

Key words: space deployable antenna, thermally induced vibration, nonlinear damping, vibration suppression, spacecraft

中图分类号:

罗成, 林贵平, 罗敏, 郭元东. 空间可展开天线支撑结构热致振动与抑制[J]. 航空学报, 2026, 47(14): 232798.

Cheng LUO, Guiping LIN, Min LUO, Yuandong GUO. Thermally induced vibration and suppression of space deployable antenna support structures[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2026, 47(14): 232798.

图/表 15

图 1

图 2

表1

图 3

表2

纤维各铺层等效热导率参数

铺层角度/（°）	$k x x$ /（W·（m·K）^-1）	$k y y$ /（W·（m·K）^-1）	$k z z$ /（W·（m·K）^-1）
±30	12.74	4.81	0.84
0	16.70	0.84	0.84
90	0.84	16.70	0.84
±45	8.77	8.77	0.84

表2

表3

杆件各铺层等效热导率参数

铺层角度/（°）	$k ¯ x x$ /（W·（m·K）^-1）	$k ¯ y y$ /（W·（m·K）^-1）	$k ¯ z z$ /（W·（m·K）^-1）
±30	7.72	2.96	0.58
0	10.10	0.58	0.58
90	0.58	10.10	0.58
±45	5.34	5.34	0.58

表3

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

表4

图 9

图 10

表5

参考文献 23

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

模态频率/Hz	模态振型	振型描述
1.92		一阶法向弯曲模态
2.76		一阶侧向弯曲模态
7.29		中支撑杆局部模态
11.27		一阶扭转模态
16.72		二阶扭转模态
17.01		二阶法向弯曲模态

模态	布局方案1		布局方案2		布局方案3
模态	频率/Hz	阻尼比/%	频率/Hz	阻尼比/%	频率/Hz	阻尼比/%
1	1.87	2.84	1.90	1.82	1.91	0.70
2	2.64	2.02	2.68	2.19	2.73	1.22
3	7.07	2.12	7.13	1.27	7.21	0.98

工况	模态频率/Hz	模态阻尼比/%
未安装阻尼器	1.89	2.01
安装阻尼器	1.87	4.04

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