未来月球及深空探测中的动力学环境问题

近年来,越来越多的空间机构将月球和深空探测作为未来空间探测的重点。未来随着深空探测任务复杂度的增加,其面临的动力学环境也更加复杂。文章分析了月球和深空探测过程中所面临的动力学问题,介绍了现有月球和深空探测中主要动力学环境试验的情况,最后提出了未来月球和深空探测所面临的动力学环境模拟挑战和建议。     

一种气动式冲击响应谱试验系统的设计与分析

大多数航天器单机产品都要求进行冲击响应谱试验,试验量级普遍为1000g~2000g,甚至超过3000g。对于较大质量(如50 kg以上)产品高量级的冲击试验,振动台、传统的摆锤式或跌落式冲击试验台均很难满足相关要求。文章研究并设计了一套能够进行大质量受试产品高量级冲击响应谱试验的气动冲击试验系统。该系统利用压缩空气瞬间释放膨胀推动质量块加速撞击具有多阶固有频率的谐振板,通过谐振板被激起的响应模拟复杂的衰减正弦波。测试结果表明,系统空载时冲击谱量级达8000g,负载200 kg时可达5000g,时域曲线为振荡衰减波,持续时间小于10 ms。文章提出的气动式冲击响应谱试验系统设计方法可为此类冲击试验系统的设计提供参考和理论依据。     

基于代理模型的航天器振动夹具优化方法

航天器振动夹具的一般设计原则是在避免安装干涉的前提下,尽量提高其刚度,同时减小自身重量对试验条件制定的影响。文章从提高振动试验夹具设计的效率出发,在优化过程中引入Kriging代理模型来代替原有的动力学输入输出关系,最大程度地减少优化迭代过程中有限元模型重构与求解次数。为进一步提高代理模型更新的效率,提出了一种混沌邻域搜索的多点加点准则,在发掘当前最优点的同时,有选择性地加入了更多的预测点,用以快速改善代理模型的局部代理精度。数值仿真针对典型航天器力学环境试验夹具的几何参量进行优化,优化结果验证了该方法的有效性与高效性。     

多功能信号发生器的设计与制作

仪器由AT89C55单片机进行控制,通过键盘、LCD显示模块进行人机对话,完成波形选择、频段选择,频率、幅度输出控制。由MAX038产生正弦波、方波、三角波,其波形选择由单片机进行控制;频段选择由五档组成,可通过旋扭开关完成;频率由单片机输出数据经D/A转换后控制MAX038;幅度由单片机输出数据经D/A转换后改变放大器负反馈深度来实现输出信号幅度的变化。     

卫星产品声振组合试验技术研究

文章开展了声振组合试验技术的初步研究,探讨了卫星产品声振组合试验的控制方法,并以面积质量比大的卫星舱板产品为例研究了噪声与随机振动组合试验条件确定方法。结果表明:在进行噪声与正弦振动组合试验时,应先启动振动试验控制,后启动噪声试验控制,且正弦振动控制应采用滤波处理;在进行噪声与随机振动组合试验时,噪声激励与随机振动激励正常启动后,相互之间影响很小,可以按照要求的条件施加激励;对于面积质量比大的卫星产品,在结构上同时施加随机振动载荷和噪声载荷,声振组合试验考核更加合理。     

力限控制技术应用研究

振动试验中,振动台的机械阻抗大于产品的真实安装结构的机械阻抗是造成过试验的原因之一。文章通过模型的仿真计算与试验,对由于边界条件的改变引起的过试验原因及过试验程度进行了研究,进而分析确定了力限控制条件,在模型的振动试验中应用力限控制技术,获得模型结构响应数据。通过对试验结果的比较,表明力限控制技术可有效缓解过试验程度,使振动试验更接近产品真实的力学环境。     

力限控制缓解“过试验”原理分析与试验验证

一般加速度控制的振动试验中,在产品的共振频率处存在"过试验"现象。文章通过对基础运动激励下试验件的结构响应进行分析,研究"过试验"产生的原因,说明在一阶共振频率处控制振动台作用于试验件的力可以解决过试验问题。并成功地进行了卫星承力筒力限控制振动试验,对力限控制的有效性进行了验证。     

力限三向FMD的设计及应用

力限控制技术是加速度和力的双重控制,能有效解决力学振动试验中的过试验和欠试验问题.文章在垂直向力限研究的基础上,根据引进的三向力传感器设计了三向fmd(force measurement device).利用有限元法和振动试验对设计的三向fmd进行了分析和调试.使用设计的三向fmd成功实施了某型号卫星承力筒的垂直向、水平向力限控制试验研究,达到了预期的研究目的.     

力限振动试验力谱确定方法

文章从简单模型出发,介绍了力限控制技术中的表观质量、有效模态质量和残余质量的基本概念以及常用的力谱确定方法.结合承力筒和某型号整星力限振动试验研究的成果,指出现在使用的传统的加速度控制方法可能存在过试验的问题,并提出在力限控制技术振动试验中利用二自由度耦合分析方法确定力谱的思路,以期为今后国内力限试验验证技术的深入开展提供参考.     

力限控制技术在卫星承力筒振动试验中的应用

针对振动试验中存在的过试验问题,以卫星承力筒振动试验为例,建立了振动台和承力筒二自由度耦合分析模型,通过仿真计算得到承力筒所受作用力的值。在振动试验中进行力测量,验证了模型的可靠性。通过理论计算与试验数据比较,对振动试验的过试验程度进行了分析。进行了力限控制试验摸索,对加速度控制和力限控制的效果进行了分析对比。