为了实现星载天线的大口径、低能耗、轻质量、小运载体积,和机械可展开天线相比,充气可展开薄膜天线结构技术具有很多的优点,是未来大口径甚至超大口径天线的理想选择。天线工作状态的形面精度是天线最重要的结构指标,直接影响天线的电性能和使用。充气可展开天线能否最终可靠有序地展开并保持其工作状态,是航天任务能否成功的关键。本文对充气可展开天线的高精度反射面实现技术、褶皱分析方法、展开过程分析等几个关键问题进行了深入系统的研究。论文首先在大量查阅国内外文献的基础上,总结了国内外空间充气可展开结构的应用情况及研究现状,对课题的研究意义和研究思路进行阐述。给出了张量表示的薄膜结构的几何非线性有限元法。薄膜采用9节点Lagrangian曲面单元和三角形单元,索采用两节点直线单元。提出了假想衰减项法,用以分析无预应力薄膜结构,避免了刚度矩阵奇异而不能求解的问题。据此编写了充气薄膜结构的有限元分析程序。为实现天线的高精度反射面,分别研究比较了两种成形理论。针对平面—抛物面型充气可展开天线反射面,利用弹性力学分析形面,研究了天线在轨时温度变化对反射面形面的影响,并用自编程序进行验证。针对拼接抛物反射面,为了实现充气变形后的反射面逼近抛物面,经过保形分析,裁剪设计,裁剪片拼接,分析得到充气变形前的曲面,在充气气压作用下变形成最终的高精度充气反射面。利用自编程序对拼接抛物天线反射面进行反射面精度的参数分析,包括材料属性、厚度、内压、反射面焦距等。针对地面验证试验的三种实验姿态,分析重力对反射面形面的影响;对2米口径充气可展开天线结构的工作状态,利用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,分析结构的固有频率和对应振型,分析中考虑了充气气体和反射面薄膜之间的流固耦合作用,采用声音介质模拟充气气体对结构振动的作用。研究了天线结构设计参数的选择对结构动力性能的影响。褶皱现象大量出现在充气可展开薄膜结构中,在自编的有限元程序中增加褶皱分析模块。用综合准则判别薄膜处于三种不同的受力状态:张拉、褶皱、松弛。利用张力场理论分析褶皱发生的区域和方向,分析充气展开天线的褶皱出现情况。基于弹簧-质点系统提出了新的褶皱处理方法,此方法不但能分析褶皱的区域和方向,能够预测褶皱的三维形状和大小。从树叶的仿生学出发,总结出平面薄膜结构的几种折叠方式。建立弹簧—质点系统描述薄膜材料,模拟薄膜结构的展开过程。薄膜展开过程中薄膜不可避免地发生自身的接触碰撞,提出了自接触对的判别准则,采用罚函数法有效地解决薄膜自接触问题。对三种折叠方式的薄膜的展开过程进行比较,叶外折叠方式和Miura折叠法比较适合平面薄膜的折叠。开发了充气可展开薄膜结构展开过程仿真程序,详细介绍了程序的流程图。设计了充气圆环管、充气反射面和充气直管的折叠方式,分析展开驱动力的作用机理和简化模型,利用流体场理论分析气囊内的气压变化,利用展开过程仿真软件对模型进行展开过程分析,得到展开过程的各个状态和各个点的展开速度。分析结果也验证了折叠方式的合理性。研制2m口径的充气反射面模型,介绍了花边设计和加工工艺。基于PhotoModeler软件建立的非接触摄像测量系统对其进行测量实验。通过反复的测量和形面调整,验证了高精度充气薄膜反射面的可实现性。对形面的误差来源进行了分析,给出了形面调整的方法。