探空仪分离冲击载荷下的减振问题研究

研究某型探空火箭的小质量有效载荷(探空仪)在分离冲击环境下的减振问题。首先进行了振源特性分析、减振方案设计、减振特性测试及验证,最终通过分离试验测试结果,验证减振方案的有效性。试验研究及测试结果表明:在低频冲击环境下,橡胶减震器应用于小质量有效载荷探空仪的减振效果不明显;在高频冲击条件下,探空仪的薄壁结构,适合使用约束阻尼层的减振方法,并经验证效果明显。     

基于被动隔振平台的振动主动控制研究

通常机组设备工作所处可适应振动工况不尽相同,针对振动噪声敏感程度不同设备应采取不同减振设计方式,同时应考虑在同一被动减振平台设备之间存在振动相互干扰问题。本文针对已存在大型被动减振平台上对振动环境敏感型精密设备展开二级振动主动控制减振系统设计,提出一种在被动隔振平台基础上进行振动主动控制的减振方式。通过对控制算法的仿真研究,建立阻尼弹性减振平台系统模型仿真研究,及基于被动隔振平台的振动主动控制试验研究等,验证该减振方式能够实现有效减振。     

多胞局域共振型超材料的减振实验研究

弹性波/声波超材料具有许多超常力学性质,为航空、航天和船舶等领域的装备减振降噪提供了新途径。本文介绍多胞局域共振型超材料的减振实验研究。该研究基于局域共振元胞的频散分析、波动传递率分析和周期结构的振动响应计算,讨论了超材料在带隙频率区内外的波动传播。设计制造了具有低频带隙的轻质周期性局域共振超材料构型,并用于空间桁架结构的振动抑制实验。实验结果表明,在15~45 Hz的带隙频率区间,多胞超材料减振装置可使振动传递率降低30 dB以上,展现出良好的减振效果。     

基于几何设计法的航空发动机内外机匣减振控制新方法

航空发动机在运行过程中，由于其结构的复杂性和外部气流的不稳定性，不可避免地会产生大量的振动问题。针对航空发动机整机振动问题，首先根据航空发动机的实际结构并结合经验总结，建立了一种通用的转子-支承-机匣振动传递动力学模型，并从航空发动机内外机匣减振控制问题出发，利用一种新型的控制算法（几何设计法），在有限频域内来设计减振控制器，在传感器和执行机构受限的情况下，尝试对多个输出量（即航空发动机的内机匣和外机匣）进行减振控制，并与经典控制理论法比例、微分、积分（Proportional integral derivative,PID）设计的减振控制器进行减振效果对比，最后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型并进行仿真验证。结果表明，几何设计法在有限频域内可以直观地获得最优控制器的存在性、唯一性、最优性，对于主控对象的减振控制最优可高达25 dB，相较于传统控制方法形成明显优势。     

航天器系统级减振/隔振应用研究及其进展

研制减振、隔振系统对于改善卫星在火箭主动段飞行中的动态环境,降低卫星主结构的低频动力学载荷,提高卫星的可靠性具有重要的实际应用价值。对系统级减振、隔振在航天中应用进行了综述,并对目前国内航天在整星减振隔振研制中遇到的问题及进展情况,进行了介绍,对后续发展进行了展望。     

四旋翼飞行器减振滤波算法分析与设计

针对四旋翼飞行器在飞行过程中机体振动问题,分析了振动对加速度计输出数据的影响,为兼顾系统可靠性与灵活性,设计了机械防振与数字减振相结合的振动抑制方法。分别利用MPU6500内部低通滤波器、二阶巴特沃斯滤波和八深度窗口滑动滤波对原始数据进行分析,确定了在四旋翼飞行器中采用加速计内部低通滤波器结合窗口滑动滤波来抑制振动噪声的设计方案。通过实验验证,四旋翼飞行器在开机悬停状态下,俯仰角和横滚角均保持在±2°以内,基本消除了机体振动对自动驾驶仪系统姿态解算的影响,可获得较好的减振性能。     

舰载机变长度减振牵制装置动力学分析

舰载机弹射起飞过程中,由于牵制载荷突卸而产生的前起落架沿航向的快速振动对机体结构和设备都会带来严重的疲劳问题。本文建立了舰载机弹射起飞动力学模型,设计了具有减振功能的舰载机弹射起飞变长度牵制装置,分析了该装置的动力学特性,并对该装置的减振效果进行了参数分析。研究结果表明:牵制载荷沿下扭力臂轴向的载荷分量所造成的缓冲器活塞杆的向后弯曲是导致牵制载荷突卸后前起落架振动的主要原因;变长度减振牵制装置通过实时改变牵制杆长度和牵制角,可大幅降低牵制载荷突卸后前起落架振动以及各铰接点振荡载荷,该装置在解决牵制载荷突卸振动问题中效果明显。     

飞行器蒙皮桁条结构减振优化设计方法研究

减振和隔冲击设计对航天飞行器可靠性和安全性设计具有重要意义。先利用爆炸冲击的加载试验，获得了典型蒙皮桁条结构有效的冲击加速度数据。建立并修正了减振结构的动力学仿真模型，利用验证的仿真模型对五种不同的结构减振方案进行分析，得到一种有效的减振优化设计方法。     

基于神经网络的风洞尾支杆减振系统

风洞试验时,由于气流的影响,测试用悬臂式尾支杆容易产生大幅度低频振动,这会严重影响测试精度,甚至损坏自身结构。为了有效抑制尾支杆的振动,本文设计了基于压电组件的主动减振系统,并将人工神经网络应用于PID控制,提出了神经网络PID智能控制算法。对尾支杆进行有限元分析,获取其模态参数。然后设计试验测试减振系统的性能,将神经网络PID与经典PID的控制效果进行对比。试验结果表明:在连续载荷的作用下,采用经典PID控制算法与神经网络PID均可达到有效控制(减振幅度70%以上),且神经网络PID在保证减振效果的情况下实现控制参数自整定,具有良好的鲁棒性。     

跨声速风洞模型主动减振系统试验研究

为解决跨声速风洞测力试验模型的俯仰振动问题,研制了一套主动减振系统。该系统利用了模型/天平/支杆系统的响应特性,采用主动控制方法,以天平信号作为输入,采用速度负反馈,使用安装在支杆后端主动接头内的压电陶瓷作动器来抑制模型振动。地面试验结果表明,主动减振系统使模型/天平/支杆系统的俯仰一、二阶阻尼比分别提高20.8倍和12.8倍。风洞试验结果显示,法向力和俯仰力矩振动幅度分别下降71.0%和57.5%,风洞试验结果还表明主动减振系统对气动系数的影响相对较小。主动减振系统在多个模型的风洞试验中也得到验证,显示出良好的减振性能和模型适应性。     

主、被动振动控制一体化理论及技术(Ⅰ)--导论

本文是系列讲座的第一篇。针对工程中复杂结构的振动控制问题，本文以一个典型的航天结构为例，对振动控制一体化理论和技术的基本概念进行了介绍，以解决振动控制技术在复杂结构中实现的问题。对各种振动控制策略、控制材料和器件进行了讨论和比较，并对振动控制一体化策略实现中遇到的问题进行了分析，包括控制律中的鲁棒控制，作动器和传感器的优化配置问题，智能材料在振动控制中的应用，特别强调了杂交阻尼在结构减振中的重要作用。探讨了控制机理、优化设计以及智能结构的发展和研究目标，指出振动控制的研究必须与具体工程问题结合，强调试验的重要性，建议建立合作研究的标准化验证模型，促进振动控制一体化理论和技术的发展。     

一种小型无人直升机飞控舱减振及飞行验证

研究了起飞质量为100kg的小型无人直升机飞控舱减振问题,通过建立飞控舱耦合系统有限元模型,利用大量实物模态试验得出的试验数据,对所建有限元模型进行修正.利用修正过的模型对飞控舱进行振动计算及参数影响分析,得到了满足强度和振动特性要求的减振器.经过大量飞行试验,验证了飞控舱减振系统具有良好性能,故解决了飞控舱振动过大难题,为无人直升机进行自驾飞行提供了安全保证.     

基于压电分流阻尼电路的悬臂振动控制方法

针对航天领域内广泛应用的大尺寸、高柔性结构存在的振动自由衰减速度慢的问题，为了防止振动对飞行器结构的功能造成影响或者破坏，设计了基于宏纤维复合材料（Macro Fiber Composite,MFC）压电分流阻尼电路的结构减振方法。在对压电片电学特性分析的基础上，对电路结构进行了设计和分析，并用阻抗分析法对电路参数进行了优化，其中采用浮地模拟电感实现了电路中所需的大电感。针对典型悬臂梁结构，采用仿真手段分析了压电分流阻尼电路的减振效果，并搭建试验系统进行试验验证，压电分流电路能够显著降低结构的振动幅值。     

带缘板阻尼块涡轮叶片减振特性研究

以某型带缘板阻尼块涡轮叶片为对象,采用二维整体-局部统一滑动模型,编制涡轮叶片振动响应分析程序。在此基础上系统地计算不同参数时带缘板阻尼块叶片的振动响应,分析了正压力、外激励对减振效果的影响。算例分析表明:同一外激励下,存在一最佳正压力可以使系统减振效果比较好;正压力不变时,外激励幅值大小的变化对叶片减振效果有较大影响;另外阻尼块对叶片起到调频作用。     

SMART STRUCTURES USING PIEZOELEMENTS FOR ACTIVE VIBRATION AND NOISE SUPPRESSION IN AVIATION AND AEROSPACE

具有减振降噪功能的压电智能结构是智能材料与结构的一个重要分支。在航空航天领域存在一些典型结构，如飞机机舱、空间站、卫星太阳能帆板和通讯天线以及直升机旋翼等，其振动与辐射噪声造成很多不利影响。为了研究这些结构的振动与噪声控制方法，制作了几个实验模型如大型薄壁复合材料圆桶、柔性梁、钢架及旋翼系统模型，通过压电传感器、驱动器布置数量和位置的优化，采用不同的控制算法，在基于个人计算机的测控平台上进行了振动控制实验，取得了明显的减振降噪效果。     

发动机操作与悬摆式配重失效浅析

航空活塞发动机曲轴上装用的悬摆式配重组件承受着巨大的离心力及微动冲击力,工作条件极其恶劣,一旦失效,将直接导致发动机内部机件(如连杆、活塞、汽缸和凸轮轴等)出现严重的二次损伤,致使发动机停车。本文阐述了悬摆减振器减振原理和配重功用,分析了发动机操作与配重组件失效之间的内在联系,由此提出具体的预防措施。     

粉体阻尼的多颗粒冲击模型及其仿真研究

针对NOPD中微小颗粒之间的相互碰撞,以两端自由的等截面梁为研究对象,采用赫兹接触理论建立了多颗粒垂直冲击减振理论模型.进一步对颗粒的运动过程进行了数值仿真,得到了梁受到多颗粒冲击时的振动响应,籍此研究多颗粒的冲击减振效果.仿真结果表明,多颗粒垂直冲击时对其活动间隙值不敏感,在较大的范围内仍然有较好的减振效果,而且不会出现单冲体间隙选择不当增大系统振幅的现象.对梁中高频段(2500～6000Hz)模态的减振效果明显高于低频段(2500Hz以下)的模态,这说明多颗粒垂直冲击对系统中高频段的振动有更好的抑制作用.     

水下目标辐射噪声测量方法

减振降噪技术的发展使得水下目标的辐射噪声强度大大降低,传统的噪声测量方法已难以满足对当前低辐射噪声目标的测量要求,必须发展新方法.以多个矢量水听器构成测量阵列,采用子阵合成宽带波束形成方法测量水下目标的辐射噪声,进行了理论计算、仿真分析和湖上试验验证.结果表明,基于矢量水听器阵的噪声测量方法在空间增益、基阵孔径、抗左右舷模糊等方面均优于常规声压阵列方法,具有很好的实际应用前景.     

多孔扰流板对半封闭窄箱梁涡振的减振效果

大跨度桥梁涡激共振是影响桥梁运营阶段行车舒适性和桥梁构件疲劳寿命的重要因素.以某半封闭钢箱梁斜拉桥为工程背景,通过节段模型风洞试验研究了在宽高比约为8.1的半封闭窄箱梁底板外缘安装多孔扰流板气动措施的涡振减振效果.结果表明:对于这类半封闭窄箱梁,在上游侧安装多孔板的减振效果略好于上下游两侧同时安装多孔板的减振效果,只在下游侧安装多孔板的减振效果要明显不如前二者;此外,多孔板悬挑宽度对其涡振减振效果也有较大影响,一般来说多孔板悬挑宽度越大,减振效果越好,尤其是对于只在下游侧安装多孔板的情况,多孔板悬出宽度对减振效果的影响更明显.     

卫星过渡支架附加约束阻尼层减振效果验证

某型号卫星过渡支架、卫星支架及卫星在进行轴向方向振动试验时,在一阶共振频率33.67Hz时,经过卫星过渡支架加速度响应放大4.24倍,从而导致提供给卫星的界面振动条件过高。为了降低星箭界面振动量级,对卫星过渡支架采用增加约束阻尼层的方法进行减振。通过试验的方法对附加约束阻尼层减振效果进行了验证,试验结果表明随着振动量级增加约束阻尼层减振效果越明显,在0.15g输入条件下,星箭界面加速度响应减少15.1%~16.1%。对于过渡支架本身,应变响应减振效果比加速度响应减振效果更加明显。