星载相控阵天线由于工作在宇宙空间,在其发射和工作过程中会经历复杂的力学环境,包括运载火箭的冲击、加速度过载和卫星平台的振动干扰等。这些力学环境以及太空中的热流环境都有可能使天线阵面承受应力和变形,影响结构精度,甚至对相控阵天线的电性能产生影响。因此,在相控阵天线的设计过程中模拟天线所经历的各种力学环境非常重要。从当今形势看,项目的周期、成本均很难再接受传统的通过对样机进行试验验证的方式,并且,传统的设计方法更多的凭借经验,并依赖实物和现场试验,无法使产品达到更优化的设计,这也不能满足产品越来越高的优化设计要求。本课题中,通过把有限元仿真分析方法应用到相控阵天线的研制过程中,实现占用较少资源完成相控阵天线的动力学分析评估,指导进行结构优化设计,主要内容包括:1.设计了一种星载相控阵天线结构,针对卫星平台所提出的动力学环境试验要求,结合产品零部件数量多、装配工艺多样性的特点,运用“简化整机模型—详细局部模型”的子结构仿真分析思路对相控阵天线结构进行动力学分析,相控阵天线被剖分成“简化整机”和“详细分部件”两个层级进行仿真分析。2.对整机简化模型和详细分部件模型的动力学仿真分析结果进行分析和校核,着重研究结构对于动载荷的应力响应和位移情况,分析结构的承载能力和动力学特性。根据分析的结果,指导对结构进行了优化设计,包括提升关键结构件刚度、进行振动加固设计和优化布局等。3.对优化后的整机模型、波控分机和电源分机模型进行仿真验证,验证了优化设计对提升天线动力学特性的有效性。然后完成了相控阵天线的工程化制造和装配工作。最终对相控阵天线实物进行了试验验证,验证结果表明,所设计的相控阵天线产品结构完全满足卫星平台的动力学环境试验要求。