基于VR的卫星虚拟振动试验方法

该文基于虚拟现实(VR)技术开展卫星虚拟振动试验技术研究。针对动力学建模与仿真、数据分析与模型修正、卫星虚拟振动试验等,通过VR技术真实再现振动试验数据,反映卫星结构动态特性,完成物理参数识别与模型优化,实现了对卫星模型的优化和振动试验方案的改进,满足了卫星力学环境的试验技术要求。进行X、Y、Z 3个方向的虚拟振动试验,频率为5~100 Hz,加速度幅值为0.1 g。试验结果表明,虚拟振动试验与真实试验的结果吻合良好。

飞行器虚拟振动试验平台构建

针对用振动台进行飞行器振动环境试验时存在试验周期长、耗费高及易发生过试验或欠试验等问题,采用虚拟现实技术建立了飞行器虚拟振动试验平台。采用系统仿真软件LMS AMESim建立了电振动台正弦振动控制仪模型;通过多学科系统仿真软件LMS Virtual.Lab建立了振动台的多体系统动力学模型,进行了振动台多体动力学模型与电磁作动系统模型的机电联合仿真;实现了振动控制系统、电磁作动系统、振动台与试件机械系统的闭环仿真,构建了飞行器虚拟振动试验平台。利用该虚拟振动试验平台系统进行了盒式试件的正弦振动试验。结果表明,采用机电耦合建模方法构建的虚拟振动试验平台综合考虑了试件、振动台机械系统、控制系统及电气系统的耦合效应,可为飞行器的试前分析和虚拟振动试验提供试验环境。

不平衡飞轮的扰动特性

高精度航天器对指向精度有极高的要求,飞轮是卫星姿态控制环节中不可或缺的执行部件,在研制和装备过程中,不可避免地具有微量的偏心或动不平衡,在姿态机动和稳定控制的过程中,飞轮的旋转会产生干扰力。将动静不平衡质量作为航天器的一部分,推导出完整航天器动力学姿态方程,进行动力学仿真,并根据完整的姿态动力学方程简化分析仿真结果。研究发现动静不平衡质量在飞轮高速转动时,对姿态均有影响,动不平衡质量对姿态的影响与安装位置关系很小,而静不平衡质量呈现线性关系,且两者对姿态的影响满足线性叠加。单轴转动时,指向精度的长周期变化只与飞轮的固有特性有关,与转速的大小无关。多轴转动时,姿态会振荡或发散,与初始相位有关;但对姿态的影响不满足单轴转动的叠加。

正弦扫频振动试验结构响应的高精度频谱分析方法

提出一种基于扫频规律的频率跟踪离散傅里叶变换(DFT)方法,用于处理正弦扫频振动试验中的结构响应信号。首先基于过零点检测和最小二乘法进行信号基频辨识,并根据基频对离散时域信号进行整周期截断,以减少谐波分析中频谱泄漏造成的误差;然后通过DFT方法对截断后的时域信号进行频谱分析,得到信号的幅值谱。利用该方法对某航天器正弦振动试验数据进行频谱分析,并和其他的时频分析方法进行精度对比。结果表明,该方法适用性好且能有效减小频谱分析误差。

猎户座飞船地面环境试验验证的启示

从美国NASA新一代载人航天器猎户座飞船地面验证试验出发,介绍NASA格伦研究中心的振动、噪声以及热真空试验系统,其中包括大推力三轴六自由度振动试验系统(MVF)、大型混响室、大型真空罐的系统组成和试验能力。通过与国内试验能力进行比较,指出我国航天器地面验证试验的欠缺和不足,并为我国航天器环境验证试验提出了建议与发展方向。

航天器铁路运输中的大承载低频减振技术

针对航天器铁路运输过程中传统钢丝绳减振系统多采用定制化设计且难以对低频振动进行有效减振的局限,提出一种可适用于不同航天器的通用模块化复合减振单元,通过空气弹簧压力及流阻调节控制实现减振系统在不同承载条件下的阻尼调节。在单元组件级研制和试验验证基础上,开展全减振系统研制和跑车试验。试验验证结果表明:减振单元具备阻尼比在0.18~0.29区间连续调节能力,与传统钢丝绳减振系统相比可明显降低运输过程中的振动响应,有效减振频率下限低至8~15 Hz,可为3000 kg以上的大型航天器的安全运输提供有力保障。