基于电磁场原理的航天器变频吸振技术

为了有效抑制航天器转动部件对敏感载荷的扰动,将电磁技术应用于变频吸振器上,从经典电磁理论出发,建立了斥力悬浮型电磁变频装置的数学模型。该型电磁变频装置通过两个电磁铁对中间的永磁体产生排斥作用来产生恢复力:当中间永磁体偏离平衡位置时,由于两边电磁铁斥力的非线性变化使得二者对中间永磁体产生一个指向平衡位置的恢复力。理论分析表明,在气隙不大的情况下,该力与永磁体偏离平衡位置的位移成正比,同时其与电磁铁中通入的电流成正比关系,进一步的仿真也验证了该结论,这为有效、精确控制变频吸振器的工作频率提供了理论依据。根据理论计算和有限元仿真,采用了电磁技术的变频装置可以提供4 500 N/m左右的刚度变化范围,应用该变频装置的吸振器可以提供近50 Hz的频率变化范围,同时其调节速度和精度也能满足航天器对变频吸振器相关性能的要求。     

卫星遥感器微振动隔离用液体阻尼隔振器

针对卫星平台的微振动,提出了具有良好高频衰减及共振峰控制性能的松驰型液体阻尼隔振器。建立了松弛型液体阻尼隔振模型,从传递率的角度分析了提出的松驰型液体阻尼隔振器与传统隔振模型的区别。使用波纹管提供刚度及密封,基于小孔阻尼结构形式,设计了松弛型液体阻尼隔振器并求解了系统的阻尼因子。对所设计的隔振器进行了传递率测试,结果表明,松弛型液体阻尼隔振器在共振频率处能够提供大阻尼,将共振放大倍数控制在2倍以内;在高频隔振区能提供小阻尼,100Hz衰减率超过95%,隔振性能优于传统隔振器。得到的结果和理论预测吻合较好。该项研究对松弛型液体阻尼隔振器的设计以及其在遥感器微振动隔离的应用上具有很强的指导作用。     

在卫星飞轮上采用机械变频的动力吸振技术

为拓宽动力吸振器的工作频带,以满足卫星飞轮振动控制的需求,提出了一种新型的基于机械变频技术的动力吸振器结构,对该变型结构的工作原理进行理论分析和实验研究后表明,机械变频装置的引入,可以有效地将动力吸振器的工作频带拓宽到20 Hz。由此,能够有效抑制飞轮安装板的对于飞轮振动的响应幅值,频率调节范围增大;而且结构紧凑,可靠性高。这一改进的动力吸振技术为卫星飞轮振动控制提供了新的研究方法。     

航天器电磁变频吸振器性能分析与测试

变频吸振器可以有效减少航天器转动部件对航天器主结构的扰动,但机械式变频器的体积和质量较大,难以应用于航天领域。通过将电磁技术应用于变频吸振器中,提出一种基于电磁变频原理的吸振器,并建立其数学模型,对其性能进行分析和仿真。在理论和有限元计算的基础上,制作原理样机,测试其变频性能。实验表明,应用于吸振器上的电磁变频装置可以提供4 000 N/m的刚度变化范围,对应的最大吸振频率可达45 Hz,能在较宽的频带范围内有效降低主结构的振动响应,同时其调节速度和精度也能满足航天器对变频吸振器相关性能的要求。     

卫星挠性附件用黏弹性阻尼器试验研究

用黏弹性阻尼器对卫星挠性附件进行仿真和实验分析与探讨。基于环形约束阻尼层减振原理,设计低频振 动抑制阻尼器,安装在挠性附件与星体之间,保证连接刚度并提供阻尼;建立挠性附件-阻尼器的有限元模型,通过模态 和频响分析获得不同阻尼参数对结构低频振动抑制影响规律;进行减振试验研究,结果表明,施加阻尼器后系统在1.4 Hz 处共振放大比降低30 %以上,阻尼器低频振动抑制效果良好。该结果对此类阻尼器的在轨应用提供工程设计 参考。     

卫星飞轮隔振系统频率漂移诱发低频共振现象

建立了卫星飞轮隔振系统的力学模型,研究了在弹性支撑下飞轮转动与进动共同作用下飞轮隔振系统的固有频率变化规律。通过理论分析得出,飞轮逆向进动频率与飞轮转动分频在低频段交汇,会诱发隔振系统的低频共振。进行了飞轮隔振系统的动力学试验,验证了系统的固有频率存在频率漂移现象,同时证明飞轮在高转速下会诱发系统在低频区域的共振。提出了增加系统阻尼的方法来抑制低频共振现象,试验表明,该方法可有效减缓频带漂移诱发的低频共振问题。     

卫星微振动虚拟仿真技术研究及应用

卫星微振动是影响高精度卫星指向精度和成像质量等关键性能的重要因素;文章针对某卫星微振动力学环境展开分析,研究国内外卫星微振动虚拟仿真方法,借鉴IME颤振分析及刚柔耦合动力学建模分析方法,建立一种卫星刚柔耦合多体动力学微振动仿真分析模型,通过微振动地面试验验证了该仿真方法与卫星仿真模型的正确性;借助该模型,预测卫星在轨微振动环境及卫星微振动的影响,得到卫星载荷安装界面微振动量级在0.002g~0.006g之间,为卫星上敏感载荷的研制及其减振方案的设计提供了参考。     

松弛型阻尼隔振模型的动刚度试验研究

针对松弛型阻尼隔振模型,从动刚度角度分析其与传统隔振模型的区别。通过求解松弛型阻尼隔振模型的传递率,说明系统最优传递率和动刚度的联系。使用波纹管提供刚度及密封,采用小孔阻尼结构形式,设计松弛型阻尼隔振器并对系统的阻尼系数求解。对所设计的松弛型阻尼隔振器进行了动刚度的测试,实验结果和理论预测吻合较好。研究对松弛型阻尼隔振器的优化设计具有很强的指导作用。     

卫星飞轮隔振与吸振联合减振系统设计

分析了抑制卫星飞轮振动的方法,提出了隔振为主、吸振为辅的联合减振方案。研究了会聚式隔振系统参数对其减振性能的影响;针对会聚式隔振系统存在的不足,提出了圆周分布式吸振方法和相应的吸振系统,分析表明会聚式隔振系统在4个方向的隔振效率达90%以上。根据会聚式隔振系统在X平动方向隔振效率较低的问题,建立了会聚式隔振和圆周分布式吸振的联合减振系统仿真模型。仿真结果表明,联合减振系统较单纯的隔振系统在X平动方向减振效率提高近50%,且不改变其他方向的减振性能。因此,联合减振设计方法合理可行,适用于卫星飞轮等主要振源的振动抑制,并为飞轮联合减振系统的工程化设计提供了理论支持。