液体火箭推进系统频率特性的灵敏度分析

针对液体火箭飞行过程中POGO振动对火箭系统的不利影响,建立了液体火箭推进系统动力学模型,以区间数学为理论基础,对推进系统频率特性进行灵敏度分析,得到了推进系统的流体惯性、阻力和刚度参数对推进系统频率特性的影响规律。研究结果表明：液体火箭推进系统振动频率对流体惯性参数的敏感程度比流体阻力参数和流体刚度参数明显大,泵前短管流体惯性的变化对推进系统振动频率的影响最大,补偿管路流体刚度的变化对推进系统振动频率的影响最小。为合理设计推进系统的动力学参数,降低推进系统的振动频率,抑制 POGO 振动的发生提供理论依据。     

面向浅层月壤的小型取样器研究

面向浅层月壤取样,设计一种重量轻、功耗低、收缩体积小的卷簧式可伸缩月壤取样器,分别给出取样臂的静力学和动力学模型,并进行有限元分析,研究取样臂几何参数对其最大推力的影响,给出最大推力的数学估计公式,研究取样臂为不同长度时取样器的振动模态,得出取样器谐振频率与取样臂长度呈幂函数关系。实验证明取样器能够在模拟月壤、水泥及黄沙样品表面以下10cm内定量取样,取样器在有、无振动时取样的比较实验表明振动法能够有效提高钻进效率、钻进深度和样品抛丢效率。理论分析、仿真及实验验证了取样器设计的合理性及振动法取样的有效性。     

仪器与安装支架间的合理设计 二自由度有阻尼系统的振动的隔离

本文主要是从振动原理上分析带有阻尼的二自由度系统的振动的隔离问题,也就是从理论上探讨仪器与安装支架之间的合理设计问题。本文对二自由度粘性阻尼系统的振动传递率的表达式进行数学推导,并以 VAX—780机的计算数据和绘制的相应的曲线,阐明如何选择系统的参变量,以实现良好的所期望的隔振性能。本文也试图说明这个问题的重要性,以期引起足够的重视。     

仪器在扫频振动中响应的控制

扫频振动试验是对控制系统仪器设备的重要的力学环境试验之一,因此被广泛采用。在扫频振动试验中,影响仪器响应有下列因素,诸如振动规范、仪器的固有特性、安装夹具的性能、安装与测试的方式方法、振动试验台的特性等。往往由于对上述因素考虑得不周,使仪器在扫频振动中受到损伤,造成了人力物力的浪费。为此,本文讨论了采取怎样的措施使响应减小,将仪器的振动响应控制到允许范围内,这是非常有意义的。并且在分析各类因素的基础上,提出了解决办法,对今后的设计和试验工作具有参考价值。     

某型导弹的地面振动条件修正与评估

为解决某型导弹及其关键产品在地面振动试验中出现过考核和欠考核的问题,提出了一种基于遥测数据的地面振动试验条件修正与评估方法。首先,通过功率谱分析地面振动试验数据和遥测数据,结合振动响应裕度指标,实现关键产品的振动响应量化评估。其次,通过振动响应裕度指标合理地评估关键产品在地面试验、仿真分析和飞行试验中振动响应的变化规律。最后,根据遥测数据的功率谱曲线选取拐点频率,并修正地面振动试验条件,使得关键产品的振动响应均方根值由国军标的5.7g降低至3.4g,避免低频欠考核和高频过考核现象。通过振动响应裕度指标,验证了该文所定振动条件的有效性。采用随机振动分析和振动响应裕度指标,能评估关键产品地面振动试验的合理性。     

一种主动抑制太阳帆板挠性振动的控制策略研究

为提升高分辨率遥感卫星姿态控制精度,对主动抑制太阳帆板挠性振动的控制策略进行了研究。建立了由卫星平台、步进电机和太阳帆板组成的系统耦合动力学模型,分析了该模型的频率和阻尼比耦合特性。基于输入成型技术零极点对消的抑制振动原理,提出了对帆板原始转速指令进行整型并补偿电机定位转矩的控制策略:根据获得的系统各阶振动频率和阻尼比,设计各模态ZVD输入成型器,所有成型器卷积成综合成型器,原始帆板转速指令先输入综合成型器再输入电机以抑制各模态振动。数学仿真验证了该策略的原理可行性,表明控制策略能有效抑制帆板的挠性振动,且对设计参数误差和模型参数变化具较强的鲁棒性,有一定的工程应用价值。     

MUSIC法与最小模法的性能比较

在雷达信号检测中 ,为了提高角度分辨力 ,空域谱分析也必然要采用类似时域谱估计中的非线性处理 ,如极大似然估计 ,最大熵估计 (线性预测 )和自相关距阵的特征分解法 ,其中典型代表是多信号分类法 (MUSIC)、最小模法、旋转不变技术的参数估计法、最小内积法等。空间谱估计测向的基本原理为通过对多元天线阵接收的雷达信号进行放大、变频、采样以及A/D变换后的数字信号进行数学处理 ,从而估计信号的到达方向。对比以上的MUSIC和最小模法 ,在实际雷达信号检测中如何选用一种较好空间谱估算法 ,提出了自己的看法。     

航天器仪器安装板附加约束阻尼层设计与振动抑制验证

针对某航天器仪器安装板在噪声载荷作用下振动响应过大的情况,提出采取附加约束阻尼层的振动抑制措施。文章首先介绍约束阻尼层的应用情况,简要说明了约束阻尼层减振的原理;随后以航天器典型仪器安装板为研究对象,通过对比同等噪声载荷下约束阻尼层附加前、后仪器安装板上的振动响应,分析了振动抑制情况。结果显示,仪器安装板附加约束阻尼层后,仪器设备安装处随机振动均方根加速度平均降低1.56 d B(16.4%)。     

基于小波分析的发动机转动惯量测量信号特征提取

在采用单摆法进行某型号发动机整机转动惯量测量中,发现测量信号含有许多其他信号成分,这给准确提取发动机转动惯量相关参数带来一定的干扰.利用小波多分辨分析特性对测量信号进行处理分析,有效地将实际有用信号和干扰信号分开.通过对有用信号的分析,准确提取到了整个振动系统的振动频率、对数衰减及阻尼系数等参数,并分析了系统阻尼对振动频率的影响;通过对干扰信号的特征分析,弄清了干扰源,发现了实验设备存在的工艺缺陷.将小波分析应用于发动机实际工程测试和分析,能准确提取结构动力学参数、提高测量精度及进行故障分析.     

火箭仪器舱仪器安装板的振动控制试验研究

本文在对长Ⅲ甲运载火箭仪器舱进行了试验模态分析的基础上，对长Ⅲ甲运载火箭仪器舱进行了可控约束阻尼层主被动一体化振动控制试验研究，研究结果表明，可控约束阻尼层结构对火箭仪器舱这一大型复杂结构进行振动控制是非常有效的。     

空间飞行器动态环境声学参数的弹上实时谱分析

论述了将环境声学参数的数据处理过程由地面移到弹上进行的方案设想及其技术实现。在弹上,首先对噪声参数的采样序列实时进行时域、频域的数据处理,然后将数据处理结果送入遥测信道。因而从根本上解决了环境噪声参数的巨大数据量对遥测信道容量的压力问题。为大型空间运载系统试验飞行中高频动态环境参数的测试和传输开辟了一条新的技术途径。介绍了已研制成功的弹载环境噪声参数实时谱分析实验模块的硬、软件结构及其特性。测试结果表明,由高性能数字信号微处理器为核心的环境噪声参数实时谱分析模块,完全可以实现对一路噪声参数的时域和频域的实时数据处理,谱分析频率上限可达10kHz,且数据压缩量高达40倍。     

多舱段航天器振动基频分配速算方法

多舱段航天器在研制阶段初期面临着如何分配各舱段基频以及确认基频分配方案是否满足运载火箭方要求的问题,但在这个阶段各舱段的设计尚未定型,建立航天器三维有限元模型缺少必要的输入且时间成本较高,无法满足设计迭代和优化的需求。文章采用多段杆模型模拟航天器的纵向振动特性,采用多段梁模型模拟航天器的横向振动特性,基于基频等效原则建立航天器舱段设计参数与梁杆模型参数的数学关系,分别推导多段杆和多段梁的振动频率方程,提出多舱段航天器振动基频分配速算方法。通过某月球探测器三维有限元模型模态分析数据和力学试验数据验证了该方法的有效性。所提出的方法可用于验证基频分配方案的正确性,并为开展设计优化提供了途径。     

智能结构及其控制系统集成优化设计

将智能结构的振动控制性能指标和集成结构的质量为目标函数，结构尺寸参数和控制系统的控制参数同时作为独立的设计变量，并施加约束条件，从而将智能结构及其控制系统集成优化设计问题转化为多目标数学规化问题，数值结果表明，利用本文方法设计出的智能结构及其控制系统，能极大地抑制系统的振动。     

弹性飞行器气动伺服弹性耦合动力学仿真

针对常见的轴对称串置翼布局外形,结构方面以分枝模态法为基础,气动力方面分别采用修正活塞理论和细长体理论计算升力面和旋成体机身的非定常气动力,干扰因子法考虑翼身干扰和串置翼下洗,通过控制系统敏感元件输入参数与结构振型的关系,输出控制力对结构振动的激励关系,考虑弹性振动产生的非定常气动力,建立由模态坐标运动微分方程和控制系统传递函数联合表示的受控弹性飞行器耦合系统动力学的数学模型。在此基础上,用状态空间法将结构运动微分方程和控制系统传递函数转换成状态方程,在时域内用龙格-库塔法实现系统动力学响应的数值仿真,并借以判断系统的动力学稳定性,辨识稳定性的临界参数。应用本文方法完成了算例飞行器无控状态的经典颤振及受控状态的气动伺服弹性分析,证明了方法的可行性和有效性。通过改变控制系统参数和结构参数的仿真计算,总结出这些参数的影响规律。
     

基于有限测点的复杂管路全局振动预示方法

基于数值模拟和实验提出和验证了一种利用有限测点振动信息进行典型管路系统约束状态及载荷参数重构识别,进而通过精细有限元建模实现管路系统动态响应评估的管路全局振动检测预示方法。主要研究内容包括：首先,建立了典型发动机管路结构随机振动响应分析正问题有限元模型,提出了针对管路振动全面预示的测点设置策略;其次,发展了激励和约束参数分别重构的振动系统参数识别方法,基于共轭梯度法建立了载荷、约束确定论反演算法,确立了基于管路系统实际结构和载荷、约束参数重构结果的高精度振动建模方法;最后,搭建了管路系统的简谐/随机振动实验系统,基于位移和应变振动测量信号进行了约束刚度和载荷的重构,建立了发动机典型管路的精细有限元模型,实现了管路结构振动位移和应力的全面检测预示,验证了所提方法的有效性。结果发现,针对仿真和实测振动信号均可实现对管路振动的有效检测预示,能够确定管路薄弱位置和最大应力状态,可为重型等新型发动机管路结构设计和完整性评价提供有效支撑。     

仪器设备通过共振点时的响应公式的推导与响应分析

本文对无阻尼仪器设备系统在通过共振点时的振动响应的数学表达式进行了详细的推导和分析,并给出了Fresnel积分数表以及相应的共振响应曲线,对了解通过共振点时的振动响应机理、计算振动响应的大小,并对可靠性设计和试验会有所帮助。     

空间太阳能电站姿态运动-结构振动耦合建模与分析

针对多旋转关节空间太阳能电站构型，利用基于能量等效原理的连续体等效方法将其等效为柔性梁模型，并考虑重力梯度影响，建立了姿态运动与结构振动的耦合动力学模型；结合Runge-Kutta 法和Newmark法的优点，提出了适用于求解姿态运动与结构振动耦合动力学方程的改进算法，相比于经典Runge-Kutta 法大幅提高了效率；利用改进算法得到了不同参数下的动力学响应。在此基础上，推导了结构振动量级随结构尺寸的六次方量级增加的规律，仿真结果表明尺寸过大引发不稳定现象；分析了姿态运动和重力梯度对结构振动频率和振幅的影响；发现了姿态运动周期受结构柔性影响而增大的现象，这种现象在低轨以及大初始姿态角下影响更为明显。     

船载雷达随机振动疲劳寿命分析

振动疲劳作为结构破坏失效形式之一，正日益得到重视。传统的船载雷达设备设计往往仅考虑静强度，从而导致结构抵抗疲劳破坏的能力不足。从模态分析的角度入手，利用模态叠加法进行随机振动分析，得到结构的各向应力功率谱密度。在此基础上进行基于Von Mises应力的谱分析，并分别从宽带和窄带过程的角度进行了疲劳寿命估算，最后对某船载雷达进行了随机振动疲劳分析。结果表明，船载雷达结构在满足静强度条件下，不一定能够满足抗疲劳性能要求。从模态振型分析的角度改进了结构设计，分析验证表明，改进后结构能够满足随机振动疲劳寿命要求。     

基于鲁棒H_∞控制的运载火箭姿态控制系统设计

针对某新型运载火箭的特点,建立发动机振动方程,分析发动机振动与全箭振动耦合关系,考虑气动参数以及弹性参数不确定性,建立全箭姿态动力学模型。采用鲁棒控制理论,进行运载火箭姿态控制系统设计,比较鲁棒控制器与PD控制仿真结果。仿真结果表明,所设计的控制器,能够实现考虑发动机振动在内的姿控系统稳定,且对参数不确定性具有良好的鲁棒性,适合工程应用。     

随机激励下惯导支架结构参数优化

建立了基础激励下惯导装置振动响应的双自由度随机振动分析模型。分别用解析法和数值法推导了惯导系统加速度均方值的计算公式。以减振支架结构参数为控制对象，通过遗传算法和罚函数法进行了优化设计。分析显示，对复杂系统数值法的计算更为容易。仿真结果表明，两种方法的计算结果相近。