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有源相控阵雷达阵面热变形及其仿真研究

陈维康

  随着现代科技的发展,由温度变化而造成的机械热变形越来越影响仪器及装备的性能和精度,机械热变形及热误差相关研究愈加受到国内外学者的关注。雷达应用在军民方面意义重大,由各种高新技术集成于一体的最新型的有源相控阵雷达,其发展和性能提升研究的重要性不言而喻。在实际工况下,由于热源的存在和服役环境温度的变化,有源相控阵雷达阵面会产生一定的热变形,造成阵面平面度下降,阵面上的T/R组件相对位置产生误差。从而对雷达的天线增益、旁瓣电平、指向精度等关键参数造成影响。雷达阵面热变形规律研究、仿真研究以及补偿理论逐渐成为保证雷达性能的关键。为此,本文对有源相控阵雷达阵面热变形进行了相关热特性研究:分析了T/R组件热功耗和模块约束力对雷达阵面热变形的影响规律,并进行了阵面热变形仿真研究,为有源相控阵雷达的热变形预测和控制及其性能提升提供了很好的参考。首先,本文系统性地概述了有源相控阵雷达的发展,说明了有源相控雷达阵面热变形规律的研究意义。并调研了雷达热变形的国内外研究现状,分析了雷达阵面热变形研究中存在的问题及难点。其次,为实现有源相控阵雷达阵面热变形量的测量,仿照某型号有源相控阵雷达设计了雷达实验模型。并组建了有源相控雷达阵面热变形测量系统,包括温度控制与测量系统和基于机床在线检测技术的雷达阵面坐标测量系统。然后,考虑了T/R组件热功耗和模块约束力对阵面热变形的影响,利用有源相控阵雷达阵面热变形测量系统对雷达实验模型进行了不同实验条件下的热变形测量试验,分析了热功耗和模块约束力对有源相控阵雷达阵面的热变形规律。并为其热变形仿真研究提供了分析数据。最后,利用ANSYS有限元分析软件对雷达阵面热变形进行了热结构顺序耦合仿真分析,实现了不同实验条件下雷达阵面的温度场仿真以及热变形仿真。为解决传统ANSYS仿真对于不同模块约束力下雷达阵面热变形仿真的不足之处,本文基于热力转换理论建立了雷达阵面热变形精确仿真的等效转换应力模型,进行了热力转换仿真,仿真效果得以验证,为雷达阵面的热变形仿真提供了参考。……   
[关键词]:有源相控阵雷达;阵面;热变形;ANSYS;热力转换仿真
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:合肥工业大学2019年
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