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题名空间太阳能电站重力姿态-轨道-结构耦合特性
被引量:6
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作者
刘玉亮
邬树楠
刘家夫
吴志刚
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机构
大连理工大学航空航天学院
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室
沈阳航空航天大学航空航天工程学部
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第12期154-165,共12页
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基金
国家自然科学基金(11432010
1150240)
中央高校基本科研业务费专项资金(DUT15LK31)~~
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文摘
基于结构小变形假设,将太阳帆塔式空间太阳能电站(SSPS)简化为两端自由的Euler-Bernoulli梁模型,并建立在重力作用下,假设只考虑轨道平面内电站的姿态和轨道运动与结构振动的耦合动力学方程。其受到的重力、重力梯度力矩和广义重力将以其结构尺寸与运行轨道半径的比值为变量进行泰勒展开,并保留至四阶项。通过对其动力学方程的分析发现,当假设只考虑轨道平面内的姿态运动和轨道平面内结构的横向振动时,结构振动对姿态和轨道运动的影响只存在于三阶及其以上的重力和重力梯度力矩中。此外,在重力激励下当电站的结构角频率小于某一特定值时,其结构振动将会出现屈曲不稳定的现象。保证电站结构振动稳定的条件也将在文中给出。为了分析重力激励对结构振动的影响,提出了"等效角频率"的概念。数值仿真表明,当电站结构角频率较低时,重力激励将对电站的振动产生很大影响。而且重力引起的姿态-轨道-结构的耦合作用也将对空间太阳能电站的轨道运动产生较大影响,轨道半径误差能达千米量级。
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关键词
空间太阳能电站
姿态-轨道耦合
结构振动
重力梯度
泰勒展开
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Keywords
space solar power station
attitude-orbit coupling
structural vibration
gravity gradient
Taylor expansion
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分类号
V412
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名基于几何力学的类平板式卫星全耦合动力学
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作者
曹芊
李化义
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机构
哈尔滨工业大学航天学院
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第16期140-152,共13页
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基金
国家自然科学基金(62303138,12372045)
上海航天科技创新基金(SAST2021-030)。
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文摘
针对类平板式卫星的结构特点,利用李群上的Lagrange力学和Hamilton力学,分别建立了Euler-Lagrange形式和Hamilton形式的姿态-轨道-结构耦合动力学方程。该方法同时考虑了卫星在轨运行时姿态、轨道与板式结构附件振动间的相互耦合作用,其中板式结构附件的振动通过单自由度扭簧模型进行一阶近似,该描述方式一方面易于通过李群工具对振动现象进行描述,另一方面从Lagrange几何和Hamilton几何的角度推导的动力学方程是全局和无坐标的。此外系统动力学模型的建立考虑了整星质心的时变特性,更为精确。数值算例验证了该建模方法的有效性,通过与刚性模型的仿真对比,分析了类平板式卫星在激励作用下的姿态-轨道-结构耦合效应。结果表明,该模型具有良好的稳定性,能够准确预测激励作用下类平板式卫星在轨运行的动态响应。
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关键词
平板式卫星
Lagrange力学
Hamilton相空间变分原理
姿态-轨道-结构耦合
李群
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Keywords
plate-type satellite
Lagrange mechanics
Hamilton’s phase space variational principle
attitude-orbitstructure coupling
Lie group
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分类号
V412.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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