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。

新型整星隔振器隔振性能分析

对整星进行振动隔离是降低作用于卫星上振动载荷的有效方法。在不改变火箭及卫星现有结构条件下,设计新型圆盘隔振器来实现整星隔振。通过建立隔振器动力学方程及有限元模型,分析了卫星-圆盘隔振器耦合系统的复模态、振动传递率及不同阻尼对隔振效果的影响。结果表明,在不改变星箭结构条件下,新型圆盘隔振器能有效地隔离振动载荷。

整星减冲击装置设计及试验研究

减冲击装置可以有效降低基础对有效载荷的冲击,在航天领域内的有效载荷及箭体分离过程中应用广泛。建立了减冲击装置数学模型,设计优化了结构尺寸,并制作了减冲击环样机;在响应板式爆炸冲击台上开展了冲击试验,并对冲击数据进行了冲击响应谱分析。结果表明,所设计的减冲击装置满足指标要求,而且大幅衰减了冲击幅值;此外,讨论了阻尼层对结构动力学特性及减冲击特性的影响;减冲击环结构适用于航空航天冲击环境,也适用于各类导弹仪器舱的整体冲击隔离,具有广阔的应用前景。

基于压电堆和粘弹性材料的新型整星混合隔振系统

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。

微小卫星整星模块化结构的模态分析

应用有限元软件ANSYS的板单元和梁单元,建立不同的微小卫星整星结构的有限元模型。通过模态仿真分析计算结果讨论,得出微小卫星结构的质量分布对系统的固有频率及振动的影响程度。为后续整星结构有效载荷合理分布提供可靠的依据。

整星阻尼减振方案及试验结果分析

为改善整星振动环境,研究了在星箭转接锥附加约束阻尼层(CLD)提高整星阻尼的可行性。用有限元方法计算和优选约束阻尼层减振方案,并根据结构特点,综合考虑阻尼增量和附加质量,获得了合理的约束阻尼减振方案。在结构星上进行了振动试验以验证方案的整星减振效果。分析和试验结果表明:此约束阻尼层减振方案有一定的减振效果,可靠性高,且不改变卫星原技术状态。另发现,采用的试验方法和结构星本身因素可能影响整星阻尼减振的减振效果评价。

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。

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。

某型号卫星整星吊具总装方案的工艺改良

吊块及主吊梁的安装是某型号卫星整星吊具安装中的关键环节。其构型复杂,操作空间小,装配技术要求高,操作风险和难度大。文章着重介绍整星吊具原总装方案及存在问题、新总装方案改良方法、改良后的总装工艺过程以及相应装配质量的保障措施。

移动通信卫星整星近场测试方法

整星系统级测试是验证整星系统最终性能指标不可或缺的重要环节。本文叙述了大型平面近场进行整星状态下含有效载荷变频系统的天线辐射性能的测试方法,通过整星变频系统的馈源阵初级方向图测试,导出馈源阵初级方向图至反射面仿真软件GRASP。将通信天线的最终二次覆盖方向图与仿真设计结果相比较,结果的一致性验证了整星系统的工作性能。

整星隔振系统优化设计研究

整星隔振系统由若干个隔振器组成,均匀布置在适配器和星箭界面之间,能有效减小发射阶段卫星所承受的环境载荷,对提高卫星发射的可靠性和降低发射成本具有重要意义,是近十年来航天界发展的一项新兴技术。本文利用遗传算法对整星隔振系统进行动力优化,合理选择隔振器的刚度和阻尼,有效提高整星隔振系统的横向和纵向隔振性能,为整星隔振系统的设计提供了一种可靠、有效和易用的优化方法。

基于剪切阻尼的整星减振技术研究

卫星在运载火箭飞行过程中经历复杂的振动冲击环境,恶劣的动力学环境给卫星的使用寿命带来不利影响,甚至导致卫星失效和破坏。通过对粘弹性阻尼材料的吸能减振原理的研究,提出基于剪切阻尼的整星减振结构设计方案,针对模拟卫星、适配器及整星减振装置组合体结构开展数值仿真预示和试验验证工作,结果表明两者吻合较好,验证了基于剪切阻尼整星减振技术的有效性。

并联式承载减振一体的整星隔振研究

整星隔振是一种改善卫星振动环境的有效措施,传统整星隔振方案主要通过在卫星与火箭之间插入柔性、高阻尼结构.该方案因串联柔性元件,在实现减振的同时,也导致卫星分支(卫星、卫星支架、过渡支架)及整个运载火箭的模态频率大幅降低和卫星振动位移的显著增大.前者严重影响运载火箭飞行特别是末级飞行的稳定性;后者则会大幅减小卫星与整流罩的动态间隙,严重时可能导致卫星与整流罩碰撞.为了解决串联式整星隔振存在的问题,本文提出了一种在原主承力(过渡支架)结构中并联阻尼元件的整星隔振方案,该方案不改变卫星分支结构形式、连接关系,不影响卫星分支主承力结构的强度和刚度.根据柔性航天器的特点,建立了多自由度系统动力学模型,通过仿真分析研究了不同阻尼特性对系统共振频率附近传递特性的影响,得到了增大阻尼可有效改善系统各阶共振频率附近的振动传递特性.根据某运载火箭的外激励特点、过渡支架结构形式、卫星减振需求,设计的一种黏性阻尼器及其安装支架,通过在过渡支架均匀分布8个减振单元,构建了并联式承载减振一体的整星隔振方案,有限元分析和试验结果表明,该方案与无减振状态相比,卫星分支频率变化小于±5%,共振频率处传递特性改善30%～40%.

我国整星出口遥感卫星及其发展趋势

对我国已交付的委内瑞拉遥感卫星一号等整星出口遥感卫星进行了回顾,描述了各个卫星项目的特点,分析了出口遥感卫星在星地一体化在轨交付、履约文件、用户监造、安全保密、长期在轨运行支持等方面的共性特征,总结了我国在出口遥感卫星研制中技术流程、产保体系、文件标准体系、对外培训和资源保障能力、在轨管理能力等方面的收获。在此基础上,分析了我国整星出口遥感卫星发展趋势,提出了用户参与度分级的定义,认为不断提高卫星技术和服务能力,为用户发掘遥感卫星效益与价值,提高项目的用户参与度,有助于进一步争取更多的项目,扩大市场份额。

含串联非线性能量汇的整星系统吸振效果研究

为了改善卫星在发射阶段的动力学环境,通过在卫星适配器结构中引入非线性能量汇装置,将其与卫星主结构耦合,实现整星系统的振动抑制。对于耦合后的整星等效集中质量模型,考虑了非线性能量汇装置所受重力对非线性弹簧恢复力的影响,并利用四阶龙格库塔法求出整星系统在谐波激励和冲击激励下的振动响应,结果表明考虑重力情况较未考虑重力更加精确,振动响应幅值偏小。为了在不改变原整星系统固有频率的基础上进一步提升非线性能量汇装置的消振效率,采用具有二级串联结构的等质量非线性能量汇装置,并基于靶向能量传递理论对其非线性刚度参数进行优化,分析结果表明引入串联非线性能量汇结构较单级结构在冲击激励下能获得更好的减振效果。

整星状态下复杂卫星多天线组合测试

对整星状态下复杂卫星天线辐射特性测试进行了研究。给出了测试时机、测试切面选取和轴比超差引起损耗允许富余增益补偿等测试条件。分析了测试误差、干涉、增益方向图测试曲线起伏、极化形式判别和天线驻波比测试等关键技术,并给出了相应的解决方法。研究可供卫星总体和飞行器天线设计参考。

整星减振技术的发展趋势

介绍了整星减振技术的研究背景,对整星结构响应预示方法进行了概括,分析了现有整星减振技术的优缺点,并做了总结和展望。

依据整星遥测数据的卫星状态快速分析方法

天绘一号01星是我国首颗传输型立体遥感测绘卫星,目前01星在轨运行已超过4年,为了更加合理地使用卫星,需对星上设备运行状态进行分析评估。整星遥测数据包含卫星全天时的实时遥测数据,是分析星上设备状态的唯一依据。由于遥感测绘卫星对轨道精度、姿态等指标要求较高,星上设备状态出现异常时容易造成定姿定轨错误,从而影响影像产品的生产,如何快速掌握星上设备状态对于合理管控卫星、保障影像产品生产至关重要。本文基于Oracle数据库软件提出一种遥测数据快速处理方法,快速分析遥测数据,有利于掌握星上设备的运行状况,进行设备评估以及问题分析。

太阳翼驱动机构对卫星姿态扰动特性评估

为了研究太阳翼驱动机构(solar array drive assembly,SADA)对卫星平台姿态的扰动特性,建立了考虑SADA驱动太阳翼旋转的整星姿态动力学模型,设计了一种测量SADA带载运动特性的试验方案。通过试验得到了SADA驱动负载的运动特性曲线,对试验数据进行拟合得到了SADA带载驱动的传递函数。将拟合的SADA运动模型代入到整星姿态动力学模型中进行仿真,得到了考虑SADA运动时的卫星姿态控制指标。基于SADA的运动特性和安装方式,设计了将两台SADA驱动信号的相位交错180°的扰动抑制策略。仿真验证了该策略对SADA运动的扰动抑制效果,具有良好的工程应用价值。