石英挠性加速度计测量航天器微振动的方法

利用高精度石英挠性加速度计可以测量航天器低频微振动,同时也可实现航天器在轨微角振动的间接测量。针对航天器特点,结合石英挠性加速度计工作特性,提出用高精度石英挠性加速度计测量航天器微振动的方法,给出微振动加速度、角加速度、角速度和角位移的不确定度分析,根据测量原理给出了各影响因素对测量合成不确定度的计算方法和分析结果。针对卫星敏感载荷的刚体平面测试环境,设计8个加速度计测点布局,开展了整星试验。试验数据分析表明:石英挠性加速度计可准确测量航天器的低频微振动(200 Hz以内),其直接测量和间接测量结果满足测量应用需求,线加速度测量分辨率为5μg,角位移测量分辨率为0.015″。

航天器微振动一体化建模与控制研究

为实现航天器载荷的高精高稳控制,研究了航天器微振动一体化集成建模与控制方案。首先,根据航天器典型微振动源构建航天器本体微振动的动力学与控制集成模型,并对其进行姿态控制仿真。然后进一步构建包含载荷-本体隔振界面的航天器微振动集成动力学与控制模型,为比较分析被动控制隔振与主被动控制隔振,分别仿真了对载荷被动隔振以及主被动混合隔振两种方案下的姿态控制。结果证实主被动控制混合隔振可有效提高载荷姿态精度和稳定度2个数量级,实现了航天器载荷的高精度高稳定度控制。

用于航天器耦合微振动分析的修正动质量法

针对航天器的微振动耦合问题,分别通过动力学平衡方程、动质量法和机械阻抗理论推导建立了微振动源与支撑结构的耦合传递模型,并对比分析了传统动质量法的适用范围。研究表明传统动质量法会对低频范围内耦合特性分析带来较大误差,且适用于微振动源质量远小于支撑结构的情况。在此基础上,提出了基于机械阻抗理论的修正动质量理论方法,并据此建立了反作用飞轮与航天器平台结构的耦合动力学模型,重点给出了采用修正动质量法对陀螺效应的处理方式。利用所建模型,仿真分析了反作用飞轮微振动对航天器平台结构动态影响,以及陀螺效应对系统动态特性的影响规律。所提出的修正动质量法可为航天器耦合微振动分析及地面微振动测试的开展提供理论参考。

基于一维等效模型的弹性平面索网隔振结构非线性振动响应特性研究

基于某型号卫星抑制动量轮扰动的需求,提出一种新型的采用弹性平面索网对动量轮进行振动抑制的隔振结构,将扰动源动量轮组件与承力筒基础隔离,以减小传递到承力筒处的扰动能量,保证安装在承力筒上的敏感载荷正常工作。利用实验验证了该结构的隔振性能并且研究了附属部件的对隔振效果的影响。在对索网结构进行分析时,发现其具有非线性特性,为研究其响应,建立了索网结构非线性振动的一维等效模型,研究其在受到简谐扰动力时的非线性振动特性;并且通过改变索网结构网格的疏密程度和预紧力等参数,研究其对索网振动特性的影响,从而指导结构的设计和参数优化。