日前,西安電子科技大學段寶巖院士團隊“大型星載可展開天線設計理論與關鍵技術及應用”項目榮獲2013年度國家科學技術進步二等獎。
大型星載可展開天線被廣泛應用于空間通信、電子偵察、導航及對地觀測等領域,是衛星系統的“眼睛”和“耳朵”,它具有大柔性、非線性、高可靠性、多狀態及多學科的特點,由于工作于極端太空環境,遠不同于常規天線,其研制水平不僅關系著衛星系統能否正常工作,且往往決定了其性能。長期以來,我國一直未掌握其關鍵技術,嚴重制約了我國空間可展開天線技術的發展。段寶巖院士團隊對該領域開展了系統而深入的研究工作。
段寶巖院士及其團隊成員
項目組攻克的關鍵技術包括:(1)導出了星載可展開天線電磁場、結構位移場及溫度場的場耦合理論模型,提出了求解策略與方法。(2)建立了基于場耦合理論模型的兩態動力優化模型,突破了大柔性、非線性、兩狀態、多場耦合等關鍵技術。同時,提出了星載可展開天線失效模型,解決了預測展開過程中的薄弱環節和展開可靠度的問題。(3)提出了網狀可展開天線形態分析與網面精度調整的理論與方法,解決了復雜網狀形面精度測量與高效調整的關鍵技術問題。(4)研制了我國首個集電磁、結構、熱于一體的面向全性能與全過程的大型星載可展開天線綜合設計軟件平臺,填補了國內空白。
上述理論、方法及關鍵技術已被成功應用于多項工程中,實現了大型星載可展開天線的全過程、全性能分析和綜合優化設計。項目組在該領域共發表可展開天線相關的SCI/EI檢索論文41篇,出版了我國第一部關于可展開天線的專著《柔性天線結構分析、優化與精密控制》,以及我國第一部關于電子裝備機電耦合的專著《電子裝備機電耦合理論、方法及應用》,論著他引715篇次。授權發明專利15項,軟件著作權3項。
該項目具有明顯的社會效益與技術效益,為突破西方技術封鎖、實現大口徑可展開天線研制的突破做出了貢獻,其關鍵技術對可展開光學系統、太陽帆板、太空機械臂、柔性結構控制等領域同樣具有重要的借鑒與應用價值。本成果曾獲2012年中國電子學會電子科學技術一等獎。