Статический и модальный анализ силовой конструкции прецизионного крупногабаритного антенного рефлектора из полимерных композиционных материалов

Представлена конструкция прецизионного крупногабаритного антенного рефлектора из полимерных ком- позиционных материалов (ПКМ) на основе углеродных волокон. Применение углеродных волокон позволяет достичь оптимального коэффициента линейного теплового расширения и относительно высокой жесткости конструкции в целом. Совокупность механических и точностных характеристик позволяет использовать углепластиковые рефлекторы в наземных приемопередающих станциях спутниковой связи, работающих на высоких частотных диапазонах. Основной задачей данной статьи является получение оптимальной силовой конструкции, обеспечивающей геометрическую стабильность рабочей поверхности рефлектора диаметром апертуры более 10 м и рабочим частотным диапазоном 42,5-45,5 ГГц из полимерных композиционных мате- риалов, устойчивой к воздействию внешних деструктивных факторов. Разработанная модель рефлектора включает трубный силовой каркас, сегменты отражающей поверхности и ступицу. Силовой каркас рефлектора состоит из плоских ферм, дополненных стержнями таким образом, что при сборке образуется пространственная конструкция с осевой симметрией. Особенность конструкции заключается в применении сварных соединений элементов силовых труб с фитингами, что существенно уменьшает массу готового изделия и повышает собственную частоту колебаний изделия в целом. Сегменты - это трехслойные оболочки из полимерных композиционных материалов с заполнителем. Предложенная модель рефлектора была проанализирована с помощью метода конечных элементов с гра- ничными условиями: ветровая нагрузка 20 м/с в раскрыв рефлектора; воздействие гравитации на рефлектор, ориентированный на зенит. Ветровая нагрузка моделировалась как равномерно распределенное давление, при- ложенное к сегментам. Полученные значения среднеквадратичного отклонения (СКО) геометрии и собствен- ной частоты колебаний рефлектора из полимерных композиционных материалов на основе угольных волокон достаточны для работы наземной станции спутниковой связи в высоких радиочастотных диапазонах Ka, Q и V.