本发明公开了一种空间平面薄膜天线可展开机构，包括可展开机构，以及通过牵连索连接在可展开机构上的平面薄膜，在可展开机构上设有首尾相互铰接的刚架、连接刚架的一对短同步杆、一对连杆、一对相互铰接的长同步杆，构成可展开机构骨架；一对刚架、一对短同步杆和一对长同步杆分别通过环向接头铰接，长同步杆与刚架、短同步杆与刚架之间通过径向接头铰接；环向接头和径向接头上装有滑轮，拉索依次绕过环向接头和径向接头上的滑轮形成一闭合回路；拉索首尾端连接到卫星的电机轴上，通过卫星上的电机收卷拉索驱动可展开机构展开。该机构采用面外折叠的二维折叠方式收拢，收纳比与展开口径面积大幅提高，更适用于大型甚至超大型平面薄膜天线应用。
1.一种空间平面薄膜天线可展开机构，包括可展开机构(2)，以及通过牵连索(3)连接在可展开机构(2)上的平面薄膜(1)，其特征在于，在可展开机构(2)上设有首尾相互铰接的刚架、连接在刚架上的一对短同步杆，一对短同步杆分别连接一对连杆，一对连杆分别连接一对相互铰接的长同步杆，一对长同步杆分别铰接在一对刚架上；一对长同步杆分别连接到相邻的一对连杆上，下一级一对连杆再连接到下一级短同步杆上，依次类推，构成可展开机构(2)桁架；
一对刚架、一对短同步杆和一对长同步杆分别通过一对环向接头铰接，长同步杆与刚架、短同步杆与刚架之间通过径向接头(19)铰接；在一对环向接头和径向接头(19)上装有滑轮(16)，拉索(15)依次绕过一对环向接头和径向接头(19)上的滑轮形成一闭合回路；拉索(15)首尾端连接到卫星(4)的电机轴上，通过卫星(4)上的电机收卷拉索(15)驱动可展开机构(2)展开。
2.根据权利要求1所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，所述可展开机构(2)由刚架a(5)和刚架b(6)首尾相铰接构成环形结构，在靠近刚架a(5)和刚架b(6)的铰接端两侧分别连接有相互铰接的短同步杆a(11)和短同步杆b(12)，短同步杆a(11)和短同步杆b(12)上分别铰接有连杆a(9)和连杆b(10)，连杆a(9)和连杆b(10)分别连接一对相互铰接的长同步杆a(7)和长同步杆b(8)，长同步杆a(7)和长同步杆b(8)分别铰接在刚架a(5)和刚架b(6)上；长同步杆a(7)和长同步杆b(8)分别连接到相邻的连杆b(10)和连杆a(9)上，下一级连杆b(10)和连杆a(9)再连接到下一级短同步杆b(12)和短同步杆a(11)上，依次类推，构成铰接式刚性正多边形可展开机构(2)桁架。
3.根据权利要求2所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，所述刚架a(5)与刚架b(6)通过环向接头a(17)铰接，长同步杆a(7)与长同步杆b(8)、短同步杆a(11)与短同步杆b(12)通过环向接头b(18)铰接；
长同步杆a(7)与刚架a(5)、长同步杆b(8)与刚架b(6)、短同步杆a(11)与刚架b(6)、短同步杆b(12)与刚架a(5)之间通过径向接头(19)铰接；
连杆a(9)与长同步杆b(9)、连杆a(9)与短同步杆a(11)、连杆b(10)与短同步杆b(12)、连杆b(10)与长同步杆a(7)之间通过铰接接头(20)铰接。
4.根据权利要求3所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，相邻两刚架与相邻两同步杆之间构成一铰接式同步四边形机构，该同步四边形机构中一对刚架的铰接部分长度不大于同步杆铰接部分的长度，且短同步杆的长度与长同步杆在同步四边形机构中的长度相等；
可展开机构(2)展开过程中，刚架之间的夹角由0°不断增大，当两相邻刚架与其之间的环向接头位于同一平面内时，四边形机构将构成空间三角形机构。
5.根据权利要求4所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，所述一对环向接头均为一“V”形槽状结构，所述环向接头两端通孔分别与一对刚架一端通孔通过螺栓及螺母铰接；环向接头“V”形槽根端通孔与滑轮轴连接；
安装于环向接头a(17)的滑轮在其“V”形槽内部，安装于环向接头b(18)的滑轮在其侧面，环向接头a(17)和环向接头b(18)上的滑轮在同一个四边形机构中的安装位置的中心连线与可展开机构(2)展开态圆环的垂线平行；
所述径向接头(19)为一实心圆杆，圆杆两端沿轴向各伸出一个细短杆，细短杆末端分别与刚架、短同步杆或长同步杆相连。
6.根据权利要求1所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，可展开机构(2)收拢后的空心圆柱体为三层杆件嵌套而成，其中内层为刚架结构，中间层为同步杆结构，最外层为连杆结构。
7.根据权利要求1所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，所述刚架、连杆、长同步杆和短同步杆均为空心圆管结构，其空心圆管上在其两端分别沿径向各开有一个与所述接头连接相配合的通孔。
8.根据权利要求2所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，在可展开机构(2)骨架上连接有拉索(15)，拉索(15)依次绕过刚架a(5)与长同步杆a(7)连接处径向接头(19)的滑轮、环向接头b(18)上的滑轮、环向接头a(17)上的滑轮、刚架b(6)与长同步杆b(8)连接处径向接头(19)的滑轮、刚架b(6)与短同步杆a(11)连接处径向接头(19)的滑轮、环向接头b(18)上的滑轮、环向接头a(17)上的滑轮、刚架a(5)与短同步杆b(12)连接处径向接头(19)的滑轮，拉索(15)再连接到下一级刚架a(5)与长同步杆a(7)连接处径向接头(19)的滑轮上，依次类推，形成一闭合回路；拉索(15)首尾端连接到卫星(4)的电机轴上。
9.根据权利要求1所述的空间平面薄膜天线可展开机构，其特征在于，所述平面薄膜(1)为带有花边状的圆形结构，在平面薄膜(1)上分布有多条折叠线，折叠线为一个沿中心向圆周边呈弧形放射状结构；在平面薄膜(1)花边的顶点处通过牵连索(3)连接在可展开机构(2)上的刚架的中部。
10.一种权利要求1-9任一项所述的空间平面薄膜天线可展开机构的展开方法，其特征在于，包括下述过程：
1)完全收拢状态下，一对刚架、一对连杆、一对长同步杆及一对短同步杆之间的夹角均为0°，可展开机构(2)外形为一三层杆件嵌套而成的圆柱体；可展开机构(2)展开前依靠扭簧(14)驱动刚架绕环向接头a(17)上的铰接螺栓轴线转动，并带动长同步杆及短同步杆绕刚架与其自身铰接位置的螺栓轴线作反向转动，一对连杆连接一对长同步杆与一对短同步杆作同步运动，从而使环向接头a(17)与环向接头b(17)之间距离减小，圆柱体高度不断降低，口径面积不断扩大；
2)可展开机构(2)展开后期依靠卫星(4)的电机收卷拉索(15)进行驱动，拉索通过张拉环向接头a(17)与环向接头b(18)使其间距不断减小，直至刚架a(5)、环向接头a(17)及刚架b(6)均位于同一平面内时，环向接头a(17)与环向接头b(18)间距达到最小值，机构完全展开，展开态为一桁架铰接式刚性正多边形。
一种空间平面薄膜天线可展开机构及其展开方法
技术领域
[0001] 本发明属于空间柔性天线可展开机构领域，具体是一种空间平面薄膜天线可展开机构设计方案。
背景技术
[0002] 天基雷达能够远距离、高精度、全天候探测目标，是十分重要的国防装备。随着雷达技术的不断进步，大口径是其发展的重要方向。薄膜结构重量轻、收拢体积小，已成为天基雷达的首选结构，目前已得到了世界发达国家的广泛研究。其中，大收纳比、高可靠性的展开机构是保证薄膜天线正常工作的重要基础，因此，开展具有大收纳比的可展开机构设计工作具有十分深远的意义。
[0003] 当前的薄膜可展开机构主要有充气刚化式、豆荚杆卷曲式及桁架折叠式等。通过对国内外研究现状的了解和分析，发现当前的可展开机构存在以下两点不足：
[0004] 1、绝大部分机构仅做一维收拢。即薄膜仅在某一方向卷曲或折叠，一维收拢使得天线体积难以大幅降低，机构收纳比受到限制；少数机构结合了折叠与卷曲两种收拢方式，虽实现了二维收拢，但随着面内横向折叠次数的增加，薄膜在纵向将无法卷曲，因此该收拢方式难以应用于大型薄膜天线。
[0005] 2、薄膜收拢和展开均需要框架直接辅助。薄膜以框架为轴心进行卷曲，或以框架为导轨进行折叠。上述机构中，框架的宽度决定了薄膜的展开宽度，薄膜与框架之间存在明显制约关系，导致天线展开口径难以扩大。
[0006] 为解决上述问题，预先考虑对薄膜与框架采用二维收拢，以提高天线整体收纳比；其次将薄膜与框架独立收拢与展开，解除彼此之间的制约关系，以扩大天线口径。
发明内容
[0007] 本发明的目的是针对当前空间平面薄膜天线展开口径有限、可展开机构收纳比较低的问题，提出一种具有大收纳比的空间平面薄膜天线可展开机构设计方法。
[0008] 本发明是通过下述技术方案来实现的。
[0009] 一种空间平面薄膜天线可展开机构，包括可展开机构，以及通过牵连索连接在可展开机构上的平面薄膜，在可展开机构上设有首尾相互铰接的刚架、连接在刚架上的一对短同步杆，一对短同步杆分别连接一对连杆，一对连杆分别连接一对相互铰接的长同步杆，一对长同步杆分别铰接在一对刚架上；一对长同步杆分别连接到相邻的一对连杆上，下一级一对连杆再连接到下一级短同步杆上，依次类推，构成可展开机构桁架；
[0010] 一对刚架、一对短同步杆和一对长同步杆分别通过一对环向接头铰接，长同步杆与刚架、短同步杆与刚架之间通过径向接头铰接；在一对环向接头和径向接头上装有滑轮，拉索依次绕过一对环向接头和径向接头上的滑轮形成一闭合回路；拉索首尾端连接到卫星的电机轴上，通过卫星上的电机收卷拉索驱动可展开机构展开。
[0011] 进一步，所述可展开机构由刚架a和刚架b首尾相铰接构成环形结构，在靠近刚架a和刚架b的铰接端两侧分别连接有相互铰接的短同步杆a和短同步杆b，短同步杆a和短同步杆b上分别铰接有连杆a和连杆b，连杆a和连杆b分别连接一对相互铰接的长同步杆a和长同步杆b，长同步杆a和长同步杆b分别铰接在刚架a和刚架b上；长同步杆a和长同步杆b分别连接到相邻的连杆b和连杆a上，下一级连杆b和连杆a再连接到下一级短同步杆b和短同步杆a上，依次类推，构成铰接式刚性正多边形可展开机构桁架。
[0012] 进一步，所述刚架a与刚架b通过环向接头a铰接，长同步杆a与长同步杆b、短同步杆a与短同步杆b通过环向接头b铰接；
[0013] 长同步杆a与刚架a、长同步杆b与刚架b、短同步杆a与刚架b、短同步杆b与刚架a之间通过径向接头铰接；
[0014] 连杆a与长同步杆b、连杆a与短同步杆a、连杆b与短同步杆b、连杆b与长同步杆a之间通过铰接接头铰接。
[0015] 进一步，所述相邻两刚架与相邻两同步杆之间构成一铰接式同步四边形机构，该同步四边形机构中刚架a、刚架b的铰接部分长度不大于同步杆铰接部分的长度，且短同步杆的长度与长同步杆在同步四边形机构中的长度相等；
[0016] 可展开机构展开过程中，刚架之间的夹角由0°不断增大，当两相邻刚架与环向接头a位于同一平面内时，四边形机构将构成空间三角形机构。
[0017] 进一步，所述一对环向接头均为一“V”形槽状结构，所述环向接头两端通孔分别与一对刚架一端通孔通过螺栓及螺母铰接；环向接头“V”形槽根端通孔与滑轮轴连接；
[0018] 安装于环向接头a的滑轮在其“V”形槽内部，安装于环向接头b的滑轮在其侧面，环向接头a和环向接头b上的滑轮在同一个四边形机构中的安装位置的中心连线与可展开机构展开态圆环的垂线平行；
[0019] 所述径向接头为一实心圆杆，圆杆两端沿轴向各伸出一个细短杆，细短杆末端分别与刚架、短同步杆或长同步杆相连。
[0020] 进一步，可展开机构收拢后的空心圆柱体为三层杆件嵌套而成，其中内层为刚架结构，中间层为同步杆结构，最外层为连杆结构。
[0021] 进一步，所述刚架、连杆、长同步杆和短同步杆均为空心圆管结构，其空心圆管上在其两端分别沿径向各开有一个与所述接头连接相配合的通孔。
[0022] 进一步，在可展开机构骨架上连接有拉索，拉索依次绕过刚架a与长同步杆a连接处径向接头的滑轮、环向接头b上的滑轮、环向接头a上的滑轮、刚架b与长同步杆b连接处径向接头的滑轮、刚架b与短同步杆a连接处径向接头的滑轮、环向接头b上的滑轮、环向接头a上的滑轮、刚架a与短同步杆b连接处径向接头的滑轮，拉索再连接到下一级刚架a与长同步杆a连接处径向接头的滑轮上，依次类推，形成一闭合回路；拉索首尾端连接到卫星的电机轴上。
[0023] 进一步，所述平面薄膜为带有花边状的圆形结构，在平面薄膜上分布有多条折叠线，折叠线为一个沿中心向圆周边呈弧形放射状结构；在平面薄膜花边的顶点处通过牵连索连接在可展开机构上的刚架的中部。
[0024] 本发明相应地给出了空间平面薄膜天线可展开机构的展开方法，包括下述过程：
[0025] 1)完全收拢状态下，一对刚架、一对连杆、一对长同步杆及一对短同步杆之间的夹角均为0°，可展开机构外形为一三层杆件嵌套而成的圆柱体；可展开机构展开前依靠扭簧驱动刚架绕环向接头a上的铰接螺栓轴线转动，并带动长同步杆及短同步杆绕刚架与其自身铰接位置的螺栓轴线作反向转动，一对连杆连接一对长同步杆与一对短同步杆作同步运动，从而使环向接头a与环向接头b之间距离减小，圆柱体高度不断降低，口径面积不断扩大；
[0026] 2)可展开机构展开后期依靠卫星的电机收卷拉索进行驱动，拉索通过张拉环向接头a与环向接头b使其间距不断减小，直至刚架a、环向接头a及刚架b均位于同一平面内时，环向接头a与环向接头b间距达到最小值，机构完全展开，展开态为一桁架铰接式刚性正多边形。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] 1)针对平面薄膜天线收纳比低、展开口径小的问题提出一种具有大收纳比的可展开机构，该机构采用面外折叠方法进行二维收拢，与同类平面薄膜可展开机构相比，可提高机构的收纳比与天线展开口径都将大幅提高。
[0029] 2)针对二维可展开机构提出一种同步机构，采用铰接式连杆保证机构展开过程的同步性。与同步齿轮相比，同步效果更佳；与曲柄滑块等滑动式同步机构相比，机构展开过程摩擦力减小且消除了在太空中可能出现冷焊的风险。
[0030] 3)基于该机构的运动特点，提出一种扭簧—拉索驱动方案，机构展开前期，依靠机构关节处的扭簧展开一定角度，此后电机收卷拉索驱动机构完全展开并锁定。该驱动方案稳定、可靠，并可合理设计连杆长度以控制索长变化量。
附图说明
[0031] 图1(a)、图1(b)和图1(c)为薄膜二维收拢方案示意图；
[0032] 图2(a)、图2(b)和图2(c)为刚架二维展开方案示意图；
[0033] 图3(a)为可展开机构完全收拢状态示意图；
[0034] 图3(b)为可展开机构各杆件连接关系示意图；
[0035] 图4(a)为驱动方案示意图(机构展开中间态)；
[0036] 图4(b)为驱动方案示意图(机构完全展开态)；
[0037] 图5(a)～(f)为机构展开过程示意图；
[0038] 图6为机构收拢高度与展开口径及刚架分段数间的几何关系示意图；
[0039] 图7为机构收拢直径与刚架分段数及刚架杆直径间的几何关系示意图；
[0040] 图8为索长与连杆长度间的几何关系示意图；
[0041] 图中：1—平面薄膜；2—可展开机构；3—牵连索；4—卫星；5—刚架a；6—刚架b；7—长同步杆a；8—长同步杆b；9—连杆a；10—连杆b；11—短同步杆a；12—短同步杆b；13—螺栓螺母；14—扭簧；15—拉索；16—滑轮；17—环向接头a；18—环向接头b；19—径向接头；
20—铰接接头。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
[0043] 如图1(a)、图1(b)和图1(c)所示，本发明空间平面薄膜天线可展开机构，包括可展开机构2，以及通过牵连索3连接在可展开机构2上的平面薄膜1，收拢态的圆柱体薄膜放置于收拢态的可展开机构内部，薄膜边界由牵连索张拉于刚架中间位置，刚架展开过程中，通过牵连索牵拉圆柱体薄膜旋转展开，展开态外形为一刚性正多边形。
[0044] 如图2(a)、图2(b)和图2(c)所示，展开的对象为平面薄膜1阵面，膜面分布有多条折叠线，平面薄膜1首先沿所示路径折叠，然后绕其几何中心旋转收拢成一圆柱体结构。
[0045] 如图3(a)所示，可展开机构2由刚架a5和刚架b6首尾相铰接构成环形结构，在靠近刚架a5和刚架b6的铰接端两侧分别连接有相互铰接的短同步杆a11和短同步杆b12，短同步杆a11和短同步杆b12上分别铰接有连杆a9和连杆b10，连杆a9和连杆b10分别连接一对相互铰接的长同步杆a7和长同步杆b8，长同步杆a7和长同步杆b8分别铰接在刚架a5和刚架b6上；长同步杆a7和长同步杆b8分别连接到相邻的连杆b10和连杆a9上，下一级连杆b10和连杆a9再连接到下一级短同步杆b12和短同步杆a11上，依次类推，构成铰接式刚性正多边形可展开机构2桁架。
[0046] 刚架a5与刚架b6通过环向接头a17铰接，长同步杆a7与长同步杆b8、短同步杆a11与短同步杆b12通过环向接头b18铰接；长同步杆a7与刚架a5、长同步杆b8与刚架b6、短同步杆a11与刚架b6、短同步杆b12与刚架a5之间通过径向接头19铰接；连杆a9与长同步杆b8、连杆a9与短同步杆a11、连杆b10与短同步杆b12、连杆b10与长同步杆a7之间通过铰接接头20铰接。
[0047] 其中，相邻两刚架(刚架a5、刚架b6)与相邻两同步杆(短同步杆a11、短同步杆b12或长同步杆a7、长同步杆b8)之间构成一铰接式同步四边形机构，为保证机构完全展开，该同步四边形机构中刚架a5、刚架b6的铰接部分长度不大于同步杆(短同步杆a11、短同步杆b12或长同步杆a7、长同步杆b8)铰接部分的长度，且短同步杆(短同步杆a11、短同步杆b12)的长度与长同步杆(长同步杆a7、长同步杆b8)在同步四边形机构中的长度相等；机构展开过程中，刚架之间的夹角由0°不断增大，当两相邻刚架与环向接头a17位于同一平面内时，四边形机构将构成空间三角形机构。连杆(连杆a9或连杆b10)与刚架(刚架b6或刚架a5)、长同步杆(长同步杆b8或长同步杆a7)的一段、短同步杆(短同步杆a11或短同步杆b12)的一段铰接成平行四边形机构，连杆(连杆a9或连杆b10)对两相邻的同步四边形机构起到联动作用。可展开机构2收拢后的空心圆柱体为三层杆件嵌套而成，其中内层为刚架(刚架a5、刚架b6)结构，中间层为同步杆(短同步杆a11、短同步杆b12和长同步杆a7、长同步杆b8)结构，最外层为连杆结构(连杆a9或连杆b10)。其中最内层刚架(刚架a5、刚架b6)与中间层的同步杆(短同步杆a11、短同步杆b12和长同步杆a7、长同步杆b8)之间通过径向接头19连接，中间层同步杆(短同步杆a11、短同步杆b12和长同步杆a7、长同步杆b8)与最外层连杆(连杆a9或连杆b10)之间通过铰接接头20连接。
[0048] 图3(b)为可展开机构2收拢状态示意图，收拢态外形为一圆柱体。
[0049] 如图4(a)所示，在环向接头a17、环向接头b18和径向接头19上均装有滑轮16。
[0050] 一对刚架a5和刚架b6、一对连杆、一对长同步杆和一对短同步杆均为空心圆管结构，其空心圆管上在其两端分别沿径向各开有一个与接头连接相配合的通孔。其中，刚架a5或刚架b6连接到卫星4上。
[0051] 本结构中，环向接头a17为一“V”形槽状结构，接头两端及其对称中心槽壁上各开一对与螺栓相配合的通孔，环向接头a17一端通孔与刚架a5一端通孔通过螺栓螺母13铰接，另一端通孔与刚架b6一端通孔通过螺栓螺母13铰接，环向接头a17根端通孔与滑轮轴向通孔通过螺栓螺母13连接，刚架a5、刚架b6及滑轮16均安装于环向接头a17的“V”形槽内部。
[0052] 环向接头b18为一“V”形槽状结构，接头两端及其对称中心槽壁上各开一对与螺栓相配合的通孔，环向接头b18一端通孔与长同步杆a7一端通孔通过螺栓螺母13铰接，环向接头b18另一端通孔与长同步杆b8一端通孔通过螺栓螺母13铰接，环向接头b18根端通孔与滑轮轴向通孔通过螺栓螺母13连接，环向接头b18上的滑轮装在环向接头b18侧面；长同步杆a7与长同步杆b8安装于环向接头b18的“V”形槽内部。
[0053] 环向接头a17和环向接头b18上的滑轮在同一个四边形机构中的安装位置的中心连线与可展开机构2展开态圆环的垂线平行。
[0054] 径向接头19为一实心圆杆，圆杆两端沿轴向各伸出一个与螺栓尺寸相同的细短杆，细短杆末端设有与螺母相配合的螺纹，径向接头19一端依次插入滑轮轴向通孔及刚架a5上距其端部一定距离处的通孔，并通过螺母铰接；此外，另一径向接头a19一端依次插入滑轮轴向通孔及刚架b6上距其端部一定距离处的通孔，并通过螺母铰接。
[0055] 铰接接头20与径向接头19结构相同，同样为一实心圆杆，圆杆两端沿轴向各伸出一个与螺栓尺寸相同的细短杆，细短杆末端设有与螺母相配合的螺纹。
[0056] 如图3(b)出示了可展开机构2收拢状态结构示意图。
[0057] 如图4(a)所示，在可展开机构2骨架上连接有拉索15，拉索15依次绕过刚架a5与长同步杆a7连接处径向接头a19的滑轮、环向接头b18上的滑轮、环向接头a17上的滑轮、刚架b6与长同步杆b8连接处径向接头a19的滑轮、刚架b6与短同步杆a11连接处径向接头a19的滑轮、环向接头b18上的滑轮、环向接头a17上的滑轮、刚架a5与短同步杆b12连接处径向接头a19的滑轮，拉索15再连接到下一级刚架a5与长同步杆a7连接处径向接头a19的滑轮上，依次类推，形成一闭合回路；拉索15首尾端连接到卫星4的电机轴上。
[0058] 机构采用扭簧14与拉索15联合驱动，其中，一对扭簧14分别安装于环向接头a17与刚架a5和刚架b6的铰接位置的螺栓上，扭簧14一臂插入刚架a5或刚架b6的空心圆管内，另一臂由环向接头a17与滑轮的连接螺栓进行限位。可展开机构2完全收拢时，扭簧14通过自身形变储藏一定弹性势能，可展开机构2展开前期依靠扭簧所储藏的弹性能展开，此后依靠卫星4上的电机收卷拉索15驱动可展开机构2展开，可展开机构2展开状态见图4(b)所示。
[0059] 图5(a)～图5(f)为该机构展开过程示意图，天线周边刚架划分12段。
[0060] 如图6结合图2(a)、图2(b)和图2(c)所示，本装置的平面薄膜1为带有花边状的圆形结构，在平面薄膜1上分布有多条折叠线，折叠线为一个沿中心向圆周边呈弧形放射状结构。在平面薄膜1花边的顶点处通过牵连索3连接在可展开机构2上的刚架a5或刚架b6的中部。
[0061] 机构收拢态圆柱体的高度t及直径d可根据天线口径D及刚架分段数k合理设计，具体通过下述方法得到：
[0062] 如图6所示，刚架收拢高度为每段刚架长度t。设刚架分段数量为k，则机构完全展开后每段刚架所对圆心角 应为：
[0063]
[0064] 连接某段刚架两端点与机构展开态圆环的圆心，所形成的三角形中，有：
[0065]
[0066] 其中：R＝D/2
[0067] 由(1)式及(2)式可得：
[0068]
[0069] 如图7所示，设机构杆件半径为rl，刚架分段数量为k，刚架收拢态圆柱体半径为r。刚架收拢态每根杆件半径rl所对圆心角α为：
[0070] α＝π/k (4)
[0071] 则刚架收拢半径r为：
[0072] r＝rl/sinα (5)
[0073] 由(4)式及(5)式可得，刚架收拢态圆柱体直径d为：
[0074] d＝2rl/sin(π/k) (6)
[0075] 由(3)式及(6)式可知，当天线展开口径D确定后，在不考虑刚架分段数对膜面精度影响的前提下，可根据刚架分段数量k合理设计机构收拢高度t及收拢直径d。
[0076] 通过设计铰接杆长度可合理控制索长变化量，具体通过下述方法得到：
[0077] 如图8所示，设机构展开角为α，同步连杆长度为l1，刚架铰接部分长度为l2，为保证刚架完全展开，需满足l2＜l1。则刚架展开角为α时刻的一个四杆单元中的索长hα为:
[0078] hα＝l1cosβ+l2cosα (7)
[0079] 在拉索与连杆组成的三角形中，由正弦定理得：
[0080]
[0081] 由(7)式及(8)式可得hα为：
[0082]
[0083] 在机构展开过程中，索长逐渐较小，当展开角α为0°时单元索长h0°为：
[0084] h0°＝l1+l2 (10)
[0085] 则机构展开过程中，由(9)式及(10)式可得铰接四杆单元的拉索收缩量Δh＝h0°-hα，则Δh为：
[0086]
[0087] 若周边刚架划分k段，由(11)式可知，当机构展开角α为90°时，机构展开过程中拉索收缩量最大值Δhmax为：
[0088]
[0089] 下面进一步给出本发明的空间平面薄膜天线可展开机构的展开过程，包含以下步骤：
[0090] 1)完全收拢状态下，刚架a5与刚架b6、连杆a9与连杆b10、长同步杆a7与长同步杆b8及短同步杆a11与短同步杆b12之间的夹角均为0°，可展开机构2外形为一三层杆件嵌套而成的圆柱体。其中内层为刚架结构，中间层为同步结构，包括长同步杆与短同步杆，最外层为连杆结构，其中最内层刚架结构与中间层的同步杆之间通过径向接头19连接，中间层同步杆与最外层连杆之间通过径向接头19连接。可展开机构2展开前期依靠扭簧14驱动刚架绕环向接头a17上的铰接螺栓轴线转动，并带动长同步杆及短同步杆绕刚架与其自身铰接位置的螺栓轴线作反向转动，连杆连接较长同步杆与较短同步杆作同步运动，从而使环向接头a17与环向接头b18之间距离减小，圆柱体高度不断降低，口径面积不断扩大，展开前期指刚架转动角度为[0°,10°]。
[0091] 2)可展开机构2展开后期依靠卫星4的电机收卷拉索15进行驱动，拉索通过张拉环向接头a17与环向接头b18使其间距不断减小，直至刚架a5、环向接头a17及刚架b6均位于同一平面内时，环向接头a17与环向接头b18间距达到最小值，机构完全展开，展开态为一桁架铰接式刚性正多边形，展开后期指刚架转动角度为[10°，90°]。
[0092] 本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
