航天科技在一定程度上代表着一个国家最先进的科技力量,各项重大航天工程的进行都离不开卫星的信息传输。随着对卫星信息传输能力需求的不断增大,大口径、高精度的星载天线成为目前主流的发展趋势。但由于运载空间有限,故需要将大口径天线设计为可展开结构。本文基于目前抛物面式固面可展开天线结构的研究现状,设计出一种可绕空间单轴旋转收展的新型固面可展开天线。在完成其结构设计的基础上进行了模态分析、随机振动分析和热变形分析,并通过运动学分析确定合适的叶片展开到位点。最后通过制作原理样机来验证展开方案的可行性,并分析三种制造和装配误差对于型面精度的影响。本文的主要内容具体包括以下几个方面:1.详细设计一种叶片可绕空间轴旋转收展的固面可展开天线结构。首先,根据展开态和收拢态的基本设计尺寸指标,推导出反射面划分片数及中心面尺寸计算公式。继而,从叶片上已知关键点坐标入手,计算出旋转轴在空间中的具体位置以及从收拢态到展开态其所需转动角度。然后根据旋转轴位置对叶片支撑结构、旋转轴支撑结构、动力传动机构和叶片同步装置等进行详细的结构设计。该结构的优势在于:相比于原有叶片桁架支撑结构,新的叶片支撑结构既降低了总体结构质量,又提高了刚度;提出采用钢丝绳实现各传动轴之间的同步运动,该同步装置具有结构简单、稳定性高等优点。2.对固面可展开天线结构进行刚度、强度分析和结构优化。首先分别建立收拢态和展开态天线的有限元模型,分析这两种状态下天线结构的模态,说明总体结构具有足够的刚度和强度;同时发现该天线结构所采用的悬臂梁结构是影响整体结构基频的主要因素,故在叶片支撑梁不与其他结构发生干涉的前提下,利用有限元分析确定其最合理尺寸。然后对收拢态天线进行随机振动分析,找到天线结构在该工况下最大应力值及其出现的部位,利用强度公式校核该结构是否会发生破坏。之后对展开态天线进行热变形分析,计算出在130℃和-150℃条件下反射面的型面精度数值。最后建立该天线的运动学模型,分析得出最合适的叶片展开到位点。3.制作样机并进行收展试验与装调误差分析。制作1m固面可展开天线样机并进行展开功能试验,验证展开方案及各结构尺寸参数设计的合理性。在样机制作过程中发现影响该天线反射面型面精度的三个主要因素:旋转轴支撑杆位置误差、传动轴位置误差和万向节间隙,并给出这三种误差分别存在时型面精度的计算方法,为后续样机调试提供一定的指导。