航天器展开机构转动阻尼器仿真分析与试验研究

随着航天器大型天线展开驱动力矩需求越来越大,天线展开到位时的冲击载荷控制问题逐渐引起工程界的重视。介绍了一种航天器展开机构用大行程、大阻尼转动阻尼器,可有效抑制展开机构展开时的冲击载荷。对转动阻尼器的工作原理进行了简要介绍,建立了转动阻尼器力学模型,分析了转动阻尼器的阻尼特性;采用MSC.ADAMS软件,对天线从收拢状态到完全展开状态这一展开过程进行了动力学数值仿真分析,分析了转动阻尼器对展开速度以及展开到位时锁定冲击力的影响;搭建了转动阻尼器阻尼性能测试平台,并且进行了阻尼性能测试。结果表明,阻尼力矩仿真值与试验值误差在2%以内,安装转动阻尼器后天线展开到位时锁定冲击载荷幅值下降达91%,展开末期展开速度下降达81%,验证了转动阻尼器对冲击载荷控制的有效性。

卫星控制力矩陀螺微振动抑制装置的动力学建模与实验研究

为了隔离卫星主要振源控制力矩陀螺的微振动,给航天器有效载荷提供超静工作环境,基于松弛型阻尼器,设计了控制力矩陀螺六自由度微振动抑制装置,完成了隔振平台的动力学建模和实验研究。使用牛顿-欧拉法建立了微振动抑制装置的动力学模型,分析了微振动抑制装置在基础激励下的频域特性和隔振系统的耦合特性;搭建了微振动抑制装置实验平台,并且进行了垂向隔振实验,给出了激励幅值对隔振系统隔振性能影响的实验研究。结果表明,实验和理论结果吻合,采取的松弛型阻尼器,能够使隔振系统在共振频率附近放大不超过10 dB,并在控制力矩陀螺主频振动处减振效果超过30 dB,微振动抑制装置可以有效隔离控制力矩陀螺在轨运行期间产生的微振动。

几何非线性摩擦阻尼隔振系统动力学行为研究

非线性隔振系统由于具有较线性系统更优的隔振性能,因此在工程中应用广泛.本文通过配置与被隔振对象的运动方向相垂直的库伦摩擦阻尼器,构建了几何非线性摩擦阻尼模型.由于引入了几何非线性,因此其摩擦力与位移正相关,这与传统与位移无关摩擦力模型有显著不同.首先,建立了具有几何非线性摩擦阻尼的数学模型以及隔振系统的受迫振动方程;然后,使用谐波平衡法求解了动力学方程,并使用数值仿真方法验证了谐波平衡法求解的准确性;最后,研究了几何非线性摩擦阻尼隔振器的绝对位移传递率和相对位移传递率.研究结果表明,在库伦摩擦阻尼选择适当,非线性摩擦阻尼系统可以在保持高频振动衰减效果的前提下,显著降低系统共振峰,其性能优于传统的恒定摩擦阻尼隔振模型.同时,几何非线性摩擦阻尼系统能够避免传统摩擦阻尼系统中的"锁定"现象,从传递率角度来说,不利于共振峰控制;但从激励环境改变引发隔振系统失效的角度来看,几何非线性摩擦阻尼系统可以拓宽系统对激励幅值的适应范围,避免隔振系统失效.本文的研究结果对此类隔振系统的设计和摩擦阻尼参数的选择具有通用的指导意义.

星载制冷机隔振装置的设计与实验研究

制冷机广泛应用于空间红外遥感探测器中,其主要运动部件压缩机在工作过程中产生的微振动,是影响探测器正常工作的主要振源之一。基于松弛型阻尼器,设计制冷机多自由度隔振装置。对隔振装置的隔振性能进行仿真分析,同时,搭建隔振装置实验平台,完成隔振性能的实验研究。结果表明,设计的隔振装置在制冷机工频处的隔振效率达到94%以上,可以有效隔离制冷机在轨运行期间产生的微振动。同时,隔振系统的共振放大倍数小于7倍。研究结果对星载制冷机隔振装置的设计和工程应用具有参考意义。