一种整星隔振器的研制

在不改变卫星和运载火箭结构前提下,针对某型号的配重卫星模型的隔振要求和约束条件,研制出一种新型的整星隔振器,安装在适配器和星箭界面之间,阐述隔振器的设计路线,建立合理的有限元模型,进行隔振器的结构参数灵敏度分析和频率响应计算,最后对整星隔振系统的进行动态性能测试。有限元计算结果和试验数据表明,所研制的整星隔振器能够有效地隔离卫星在宽频带上横向和纵向振动,降低发射时运载火箭传递给卫星的环境载荷。     

新型整星隔振器的设计和研究

在不改变卫星和运载火箭结构前提下,针对某型号的配重卫星模型的隔振要求和约束条件,研制出一种新型的整星隔振器,安装在适配器和星箭界面之间,并阐述了隔振器的设计路线,建立合理的有限元模型,进行隔振器的结构参数灵敏度分析和频率响应计算,最后对整星隔振系统的进行了动态性能测试.有限元计算结果和试验数据表明,所研制的整星隔振器能够有效地隔离卫星在宽频带上横向和纵向振动,降低发射时运载火箭传递给卫星的动载荷.     

整星隔振防摇装置的研究

在研究整星隔振过程中发现,整星的摇晃振动模态和纵向振动模态密切耦合,根据整星隔振系统基频下降的设计限制,仅采用一般的隔振器,其纵向隔振性能不易满足设计指标.针对某卫星的隔振设计要求,提出由七连杆防摇机构和隔振器组成的整星隔振防摇方案,通过有限元模型的模态分析和缩比卫星模型的性能测试,验证此方案的可行性,即在不提高整星的纵向振动模态频率下,提高摇晃振动的模态频率.     

新型整星隔振系统动力学分析

在卫星的服役周期中,发射阶段的动力学环境最为恶劣,期间受到多种复杂载荷的作用。传统的星箭连接适配器由于刚度较大,给航天器的参数设计及生产带来了极大的困难。为了达到多轴隔振的目的,基于粘弹性材料受到剪切力作用时产生较大阻尼损耗的原理设计了一种新型整星隔振器。针对该隔振系统进行了简化,以质量刚度阻尼耦合的形式来模拟卫星和隔振器之间的关系,对其进行了隔振效果的分析。其中,重点对仿真中出现的隔振系统的一阶模态结构阻尼系数的饱和现象提供了详尽的理论和数值分析。最后,针对新型整星隔振器的工程具体应用提出了两点参考准则。     

用于整星隔振效果评价的隔振器影响系数指标研究

对整星隔振系统的隔振效果评价指标（振动传递率、隔振器振级落差、功率流等）进行分析,通过实例证明采用隔振器底端到顶端的传递率来评价隔振效果是不充分的,而采用隔振器振级落差、功率流等指标也在实际应用中存在各自的局限性。在分析隔振器影响系数的基础上,提出一种改进的隔振器影响系数指标,并采用位移导纳表达改进的隔振器影响系数。以自行设计的新型整星隔振平台为例,采用改进的隔振器影响系数指标进行隔振效果预测,结果表明：改进的隔振器影响系数指标可以更加简单直观地表现出整星隔振平台的隔振性能。     

压电-黏弹性材料混合隔振器的设计与研究

为了降低振动载荷对结构的影响,以叠层式压电作动器作为主动隔振元件,以黏弹性材料作为主体设计被动隔振元件,提出了一种新型混合隔振器。以模拟刚体卫星为研究对象,建立了整星混合隔振系统的动力学模型,对混合隔振器的隔振原理进行了理论分析和数值仿真,在此基础上,利用单输入多输出PID控制方法设计主动控制器,对模拟刚体卫星混合隔振系统进行了试验研究。仿真和试验结果表明,与单纯被动隔振器相比,混合隔振器能够有效降低传递到结构上的振动载荷,特别是在结构固有频率附近隔振效果更加明显,从而显著提高了结构的安全性和可靠性。     

新型半主动整星隔振平台及其模糊最优控制研究

为降低卫星在发射过程中受到的动态载荷,提出一种采用磁流变阻尼器的新型半主动整星隔振平台。建立隔振平台的动力学模型和柔性卫星隔振系统总体的动力学模型。将LQG最优控制和模糊控制技术相结合应用于半主动整星隔振系统,以卫星振动响应能量和作动器输入能量的加权和最小作为最优控制目标来确定最优控制力,并采用预测状态法进行时滞补偿。以最优控制力和磁流变阻尼器的实际出力作为输入变量,以磁流变阻尼器的控制电流作为输出变量设计模糊最优控制器。仿真分析结果表明:新型半主动整星隔振系统采用模糊最优控制时,在卫星轴向和横向方向上都可取得良好的振动控制效果,并且控制效果明显优于被动控制和限幅最优控制。     

基于压电堆和粘弹性材料的新型整星混合隔振系统

摘　要：为了降低振动载荷对卫星的影响,采用压电堆和粘弹性材料作为主被动隔振元件,设计一种新型的整星混合隔振系统,并对其隔振原理进行理论分析。通过有限元方法建立该隔振系统的有限元模型并分析其频率响应特性,根据分析结果,运用特征系统实现算法获取系统的最小阶状态空间模型来设计控制器,完成离线仿真。在此基础上,对低柔性模拟卫星进行整星混合隔振试验。仿真和试验结果表明,整星混合隔振系统能够有效地降低运载火箭传递到卫星的振动载荷。与整星被动隔振系统相比,整星混合隔振系统对低频振动分量具有显著的抑制作用,证明了该隔振系统的可行性和有效性,大大提高了卫星的安全性和可靠性。     

整星隔振平台的阻尼非线性对隔振性能影响的物理机理

从物理机理出发,用变形的三次多项式函数和分数导数阶算子建立了离散型隔振系统的非线性等效动力学模型,通过谐波平衡法得出从隔振器底端到卫星的振动传递率,利用数值解从物理机理上解释了地面实验中隔振系统的振动传递率受激励幅值影响的现象,为离散型整星隔振平台及其他整星隔振平台的设计和实际应用提供参考     

采用磁流变阻尼器的整星隔振平台试验研究

为降低卫星受到的来自于运载火箭的振动和冲击载荷,针对柔性卫星整体隔振,提出一种采用高频解耦型磁流变阻尼器的新型整星隔振平台。在理论分析的基础上,设计并制造了新型整星隔振平台、锥壳适配器和模拟卫星,搭建整星隔振系统,进行整星隔振性能试验。对比采用新型整星隔振平台、采用常规磁流变阻尼器隔振平台和采用锥壳适配器时的隔振效果,得到如下结论:新型整星隔振系统的隔振效果明显好于使用传统锥壳适配器时的情况;采用高频解耦型阻尼器能帮助隔振平台减小高频传递率,改善高频隔振性能。试验结果验证了理论分析的正确性。     

一类整星隔振器的等强度设计方法

航天发射振动环境幅值大、频带宽,并带有随机性,安全系数的提高对航天发射的高可靠性要求意义重大,尤其对于整星隔振器。针对一类整星隔振器,首次引入等强度梁理论建立了相应的设计方法。首先,在总结分析了国内外相关典型整星隔振器结构特点的基础上,建立了对应于这类隔振器的超静定组合梁模型。然后,基于小变形假设、莫尔定理及等强度梁理论,建立了联系隔振器结构参数与性能参数的等强度力学模型,并推导了迭代设计方法。等强度设计方法能够由结构参数直接预测性能参数,并且可按需要的安全系数设计具有等强度特性的整星隔振器。最后,设计了示例非等强度与等强度隔振器,分析表明所提方法可使隔振器支架应力分布均匀性显著改善,安全系数明显提高。     

卫星包装箱的随机隔振优化分析

用钢丝绳隔振器将卫星包装箱支承在运输车上,将卫星与车辆简化为二自由度体系,优化分析了在随机路面上行驶时使包装箱响应最小之隔振参数,对实测得到的钢丝绳减振器的非线性迟滞性能作了描述,提出了统计线性化分析的方法。     

基于功率流的隔振控制研究

针对工程中弹性基础引起动力设备的振动和噪声控制问题，建立了多支承弹性隔振系统的动力学模型，推导了机器、隔振器和弹性基础之间的动态传递方程，以能量传输观点来评价系统隔振效果，揭示机组、隔振器刚度，以及基础刚度等的不同参数对功率流的影响，为工业设计时参数的选择提供参考。     

浮筏隔振系统多维耦合振动特性分析

针对工程中的浮筏隔振装置,建立了柔性基础上复杂激励多维耦合隔振系统动力学模型。考虑隔振支撑多维波动效应,运用子结构导纳法推导了耦合系统动态传递方程及功率流表达式,给出了系统的功率流谱。数值模拟计算表明,复杂激励隔振系统在低频域出现多个共振峰,在高频域基础的弯曲共振模态及隔振器驻波效应使得系统功率流提高。减小隔振器刚度能明显降低系统功率流但也使驻波效应提前。增加筏体质量可明显降低系统功率流。     

温度对橡胶隔振器力学性能的影响

在隔振器的设计选用中,有必要考虑温度对分动箱隔振器的力学性能影响。开发一套安装橡胶隔振器的试验夹具,把夹具和隔振器都安装在带有温控箱的疲劳试验机上,直接测试隔振器在不同温度下的力学性能。开展3个环境温度下的试验,研究环境温度和橡胶垫振动中的温升对隔振器的动刚度和阻尼系数的影响。结果表明温度对隔振器力学性能有较大影响,温度的升高,分动箱隔振器的动刚度和阻尼系数逐渐减小。该方法可广泛应用于测试不同温度下各类橡胶隔振器的力学性能。