宽臂膀撑起国内最大面积SAR天线

　　B星照片
　　今天，长征四号丙遥三十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功将陆地探测一号01组B星送入预定轨道，之后，星载SAR（合成孔径雷达）天线成功展开，工作正常，陆地探测一号01组的两颗卫星发射任务取得圆满成功，共同构建起全球首个用于地表形变干涉测量应用的L波段双星星座。
　　作为目前国内在轨口径最大的SAR卫星，陆地探测一号01组堪称对地观测的火眼金睛，它不惧长夜漫漫，不惧乌云遮挡，可以全天时全天候进行地面测绘，甚至感知地面微量的变形，提前预知山体滑坡等地质灾害，实现在千里之外对地表的毫米级形变测量，而实现这一功能的，则是卫星的主载荷一副重量超过1。2吨，展开后总面积超过33平方米的SAR天线，这也是目前国内在轨口径最大的SAR天线。拥有超大面积的SAR天线意味着卫星可以实现更高的增益和更强的性能，但同时也意味着天线重量更大、对支撑其展开的机构设计难度也越大。
　　作为SAR天线的臂膀和身躯，天线结构机构是连接天线与卫星本体的主要构件。对于一颗SAR卫星来说，SAR天线是否展开并锁定到位直接决定了卫星能否在轨正常工作，结构机构具有举足轻重的作用。不管是背后的十杆机构，还是转动的铰链，都要装配到严丝合缝恰到好处。否则，轻则脾（基）气（频）差，无法满足展开后的刚度要求，影响成像性能；重则直接罢工，不能锁定，展开失败，天线无法观测成像。
　　刚接到这个研制任务时，感觉难度有些超出预期这么个大家伙顶在卫星的脑袋上，还要折叠收拢在火箭整流罩有限的空间里，设计难度不小。805所SAR天线结构机构设计师程庆清回想道。我们试过了很多种不同的折叠方法，要么超过火箭整流罩包络限制，要么SAR天线悬空部分太大，无法承受火箭发射段的剧烈振动。通宵达旦的会议室里，召集了结构动力学、振动力学和天线展开的资深设计师，黑板上画出了十几种不同的收拢和展开方案，不厌其烦地讨论对比，最终敲定了在水平方向梯形布局的方案，经过多项力学试验验证，SAR天线既满足包络要求，又解决了振动时响应大的问题。
　　刚解决好收拢布局的问题，不等大家喘口气，新的困难又摆在了大家的面前在天线单机状态下可实现高精度锁定的铰链，安装到产品上后却始终处于锁定与未锁定之间的临界状态。对于机构产品设计师来说，精度和展开可靠性绝对是天生的冤家对头。要保证精度，机构运动的间隙就要尽可能小；而要在空间中的高低温环境中保证运动可靠，机构的间隙就要适当大，但这样一来精度又会受到相应影响。为保证SAR天线展开后的平面度，铰链必须要成为一件让天线平面精度高、展开运动可靠的完美艺术品，确保实现次次高精度一步到位。
　　面对天线铰链无法可靠锁定的新难题，团队夜以继日、连续奋战，不断调整装配过程的参数、调用精度更高的测量设备却仍然无法解决难题。一时间，型号的研制似乎进入了死胡同，就在大家一筹莫展找不到突破口的时候，技术负责人肖杰的一句话给了团队灵感：想想陆地探测一号卫星SAR天线的特点，SAR天线收拢后存在的内应力，在展开过程中释放，有没有可能是这个内应力变化导致铰链受力了呢？这让大家豁然开朗。团队通过对客观存在的内应力分析后，大胆地提出调整铰链设计方案、优化铰链尺寸、精细化装配工艺，并经过大量的试验测试验证，最终，打造出了次次高精度一步锁定到位的完美铰链。
　　作者：史博臻李同陈晓峰
　　编辑：薄小波
　　图：张阳