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。     

地月平动点尘埃动力学特性原位探测方法研究

为考察在地月平动点EML4、EML5可能存在的尘埃云的动力学特性,需研究能够覆盖较宽速度范围的尘埃颗粒动力学原位探测方法及技术。针对国内即将实施的Kordylewski尘埃云（KDC）探测任务,已有的栅网式尘埃速度矢量探测方法难以满足对高速颗粒的探测需求。作者提出通过在栅网式探测装置最后增加靶标以同时获得高速和低速颗粒的动力学特性参数,并对气凝胶靶标、电阻丝靶标、金属板靶标、电容式靶标、薄膜靶标及光帘式靶标等的适用性和优缺点进行分析比较后,建议采用栅网‒金属电离复合式探测方法。     

粘弹性材料参数随机性对PCLD板动力学特性的影响

使用分布参数传递函数方法研究了阻尼层粘弹性材料随机性对被动约束层阻尼(PCLD)板动力学特性的影响.首先从Hamilton原理出发建立了PCLD板的动力学方程,引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,利用分布参数传递函数方法求解方程得到了四边简支PCLD板的固有频率和损耗因子.以粘弹性材料分数导数模型中的参数作为基本的随机变量,并假设其服从正态分布.使用Monte Carlo直接抽样法研究了材料参数的随机性对PCLD板结构固有频率和模态损耗因子的影响.计算结果表明,粘弹性材料参数的随机性对板动力学特性具有较大的影响,因此对PCLD结构采取随机分析是非常必要的.     

基于PCL语言的局部覆盖PCLD梁的动力学优化

为实现局部覆盖被动约束层阻尼(PCLD)梁的动力学优化,在通用有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN平台上,利用PCL语言在PATRAN中建立了局部覆盖PCLD梁有限元模型,实现了设计变量的参数化,以局部覆盖PCLD梁第一阶模态损耗因子最大为优化目标函数,采用单纯型法对局部覆盖被动约束层阻尼梁进行了动力学优化计算.算例表明,程序合理,结果正确,能够满足工程设计需要.     

基于气浮的卫星挠性旋转帆板物理仿真系统设计

挠性附件运动时产生的弹性振动是影响空间飞行器指向精度和控制性能的主要原因.因此,在地面对控制系统抑制振动的性能进行验证具有重要意义.由于太阳帆板低频且长度较大,在地面构建大范围运动的空间微重力环境,耗资及难度极大.本文提出一种基于等效主轴惯量与挠性频率的卫星挠性旋转帆板挠性模拟器,基于气浮法设计了低摩擦与微重力环境的物理仿真系统,并建立了模拟器的动力学模型,等效模拟了卫星挠性旋转帆板的振动特性,降低了卫星挠性旋转帆板地面微重力运动环境模拟的难度,实现了对其控制算法抑制振动性能的有效及高经济性测试.仿真结果表明,模拟器可以通过简单操作实现参数的平滑改变以模拟不同参数及结构的卫星挠性旋转帆板,且具有与真实太阳帆板一致的振动特性,满足测试要求.     

逃逸飞行器应急分离动力学仿真

提出了基于MATLAB/Simulink的逃逸飞行器与运载火箭应急分离六自由度仿真方法,建立了其应急分离的数学与动力学模型,并应用MATLAB/Simulink的系统仿真功能,实现了逃逸飞行器在特定初始条件下与运载火箭分离的六自由度仿真。仿真结果表明:基于MATLAB/Simulink的逃逸飞行器与运载火箭应急分离六自由度仿真方法是可行的,通过对逃逸主发动机推力以及逃逸塔结构弹性变形的分析,可以为逃逸飞行器的方案设计提供参考。     

高速转子—支承结构系统动力学的缩尺相似设计方法研究

基于相似理论提出了一种高速转子—支承结构系统动力学的缩尺相似设计方法。以某型涡轴发动机燃气发生器转子—支承系统总体结构为研究对象,考虑结构的动力学特性相似,建立了几何尺寸参数、支承刚度的缩尺比例,使缩尺后的转子—支承系统与全尺寸的原型相比,具有临界转速成比例、转子振型保持一致的动力学特性;随后,基于该缩尺模型,指导了供实验室使用的航空发动机整机试验器转子—支承系统的结构设计;最后,建立了整机试验器转子—支承系统的"超模型"并进行仿真计算,结果验证了该相似设计方法的合理性和有效性。     

天窗骨架的综合优化设计及力学性能仿真

面向增材制造,利用拓扑优化、参数优化、几何重构、方案权衡等综合优化技术对天窗骨架结构进行创新设计;并通过有限元计算,比较某型号天窗骨架的原始设计与综合优化模型在典型工况下的力学性能。通过计算得出综合优化模型在效能与材料分布方面优于原始模型,总质量降低,比刚度与比强度都得到了提高。优化结构的前两阶固有频率比原始设计模型的固有频率高,在阵风随机功率谱激励下其结构响应的弯矩、扭转及剪切功率峰值明显降低,抗击阵风载荷的性能优于原始设计结构。在气密载荷作用下,优化结构受到的最大主应力及最大变形比原始模型小。通过SPH方法计算鸟体撞击天窗,得出应力波在优化模型传递时间比原始设计模型中长,最大主应力峰值明显减小。     

超大口径环形天线包带展开过程动力学仿真

中间柔性包带是环形可展开天线的重要组成部分.中间包带拔销器解锁后,复材包带与环形桁架同步展开.因复材包带柔性较强,它会绕根部固定端进行回弹,因此展开过程存在金属接头和桁架上复材薄壁管件碰撞风险.随着天线口径增大,该风险会持续增大.基于柔性多体动力学理论对超大型口径环形可展开天线包带展开过程进行动力学建模仿真,并在此基础...     

基于离子风电推进系统的平流层飞艇飞行轨迹分析

针对传统螺旋桨受大气密度等环境变化影响,推力和效率显著下降的特点,提出将新型离子风电推进系统应用于平流层飞艇,建立动力学模型和相应推力模型,通过Simulink模块开展轨迹跟踪与定点控制仿真,并对15 km到30 km高度上螺旋桨和离子风作为平流层飞艇主动力的飞行轨迹进行对比分析.结果 表明,40 kW功率下,在20 ...