[논문]메쉬 제직 밀도(OPI)에 따른 우주용 전개형 메쉬 안테나의 열적 특성 분석

채봉건; 김혜인; 백현규; 오현웅

doi:10.20910/jase.2023.17.4.1

메쉬 제직 밀도(OPI)에 따른 우주용 전개형 메쉬 안테나의 열적 특성 분석
Thermal Characteristics Investigation of Space-borne Deployable Mesh Antenna according to the Mesh Weaving Density (OPI) 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.17 no.4, 2023년, pp.1 - 9

채봉건 ((주)스텝랩) , 김혜인 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학과) , 백현규 ((주)극동통신) , 오현웅 ((주)스텝랩)

초록
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최근 위성의 SAR(Synthetic Aperture Radar), 통신 및 신호 감시 임무가 고도화됨에 따라 경량화 및 전개 면적 대비 수납효율이 우수한 전개형 메쉬 안테나에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 전개형 메쉬 안테나는 임무 주파수대역이 증가함에 따라 메쉬 제직 밀도의 척도인 OPI(Openings Per Inch)의 수가 증가하는 특징이 있으며, 이러한 OPI 변화는 메쉬의 광학물성 특성에 직접적인 영향을 미치므로 이에대한 연구가 필수적이다. 본 논문에서는 메쉬의 광학 물성치와 반사판에 대한 열적 관계를 검증하기 위해 기존 해외 연구사례를 바탕으로 메쉬의 다양한 광학적 특성에 따른 궤도 열해석 통해 메쉬와 안테나간의 열적 민감도 분석과 메쉬 반사판의 온도구배 영향성 분석을 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, as Synthetic Aperture Radar (SAR), communication, and signal surveillance missions of spacecraft have become more advanced, research has been actively conducted on the deployable large mesh antenna system with excellent storage efficiency compared to the deployment area, and light weight. Deployable Mesh antennae are characterized by an increase in the number of Openings Per Inch (OPI), which is a measure of mesh weaving density as the mission frequency band increases, and this OPI change directly affects the thermal optical properties of the mesh antenna, so research on this is required. In this paper, to verify the thermal relationship between the optical properties of the mesh and antenna reflector, thermal sensitivity analysis between the mesh and the antenna reflector is performed by in-orbit thermal analysis with various optical characteristics of the mesh based on existing overseas research cases. In addition, the temperature gradient effect of the mesh reflector is analyzed.

주제어

표/그림 (17)

그림 Fig. 1 Configuration of deployable mesh antenna ((a) Astro Aerospace, (b) Oxford Space Systems and SSTL) [3, 4]
그림 Fig. 2 Mesh RF reflection loss [5]
그림 Fig. 3 Knitted mesh for various OPI [6]
그림 Fig. 4 Configuration of mesh fabric manufacturing [7]
그림 Fig. 5 Example of mesh patterning method [10]
그림 Fig. 6 Optical characteristics of mesh reflector
표 Table 1 Optical properties according to variable mesh specimen materials
그림 Fig. 7 Configuration of thermal mathematical model ((a) w/o membrane, (b) w/ membrane)
그림 Fig. 8 On-orbit profiles for thermal analysis ((a) Worst cold case, (b) Worst hot case) [14]
표 Table 2 On-orbit environment parameters for thermal analysis [14]
표 Table 3 Thermal properties for thermal analysis
표 Table 4 Thermo-optical properties of mesh antenna for various OPI
그림 Fig. 9 Temperature profile of primary reflector ((a) w/o transmissivity, (b) w/ transmissivity)
그림 Fig. 10 Temperature of primary reflector at max. ΔT
그림 Fig. 11 Temperature profile of primary reflector ((a) w/o transmissivity, (b) w/ transmissivity)
그림 Fig. 12 Temperature gradient for various OPI ((a) Worst cold case, (b) Worst hot case)
그림 Fig. 13 Temperature of primary reflector w/ and w/o membrane ((a) Worst cold case, (b) Worst hot case)

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상세보기
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