減振隔振與整星及全箭動態(tài)特性相互影響的研究.pdf

1、整星減振、隔振技術(shù)能夠有效地改善衛(wèi)星發(fā)射過程中的振動環(huán)境。設(shè)計(jì)減振和隔振系統(tǒng)，必然要綜合考慮其與衛(wèi)星、運(yùn)載火箭整體的耦合作用。無論是采用減振還是隔振技術(shù)措施，均會在一定程度上改變?nèi)到y(tǒng)的動力學(xué)特性。動力學(xué)特性的變化有可能對系統(tǒng)的飛行控制系統(tǒng)造成不利影響甚至控制失穩(wěn)，尤其是低剛度隔振裝置的加入有可能使星箭系統(tǒng)的基頻大幅下降。另一方面，大型運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)的基頻最低可達(dá)到1赫茲左右，并且模態(tài)密集，衛(wèi)星的基頻最低可達(dá)到10赫茲以下。振動抑制對象

2、的大柔性特點(diǎn)也為相對獨(dú)立的傳統(tǒng)隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化提出了高要求。本論文以星箭支架附加約束阻尼層和一般隔振裝置為對象，研究整星減振、隔振與整星及全箭間動態(tài)特性的相互影響，從全箭的角度研究減振隔振技術(shù)方案的分析和設(shè)計(jì)。
　　本文首先歸納總結(jié)了約束阻尼建模技術(shù)和分析方法，并根據(jù)整星減振、隔振的工程應(yīng)用特點(diǎn)，建立了星箭連接支架和能夠描述多種構(gòu)型隔振平臺的一般隔振裝置的有限元模型和分析模型，發(fā)展了約束阻尼層結(jié)構(gòu)混合坐標(biāo)建模方法。并提取了描述一

3、般隔振裝置動力學(xué)特性的特征參數(shù)。
　　本文應(yīng)用矩陣特征值攝動方法，建立了約束阻尼層附加剛度和質(zhì)量與星箭固有特性變化的關(guān)系，研究了附加約束阻尼層后全箭固有特性的變化。分析表明，整星減振技術(shù)措施對全箭固有頻率、模態(tài)振型、振型斜率的影響均很??；星箭支架變形能占全箭模態(tài)總能量的比例是約束阻尼層阻尼貢獻(xiàn)的重要參考量。適當(dāng)降低現(xiàn)有支架的連接剛度，增大支架在低頻模態(tài)的模態(tài)應(yīng)變能比例，能夠提高約束阻尼層的低頻減振效果。
　　本文建立了任意星

4、、箭組合通過一般隔振裝置連接的全箭振動傳遞導(dǎo)納，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出全箭固有頻率基于導(dǎo)納的非小量攝動解析解；從基于局部非小量的結(jié)構(gòu)重分析思路出發(fā)，以星、箭振動傳遞導(dǎo)納為指標(biāo)，討論整星隔振對全箭固有頻率、模態(tài)振型、振型向量以及星箭振動傳遞特性帶來的影響。研究結(jié)果表明，衛(wèi)星與運(yùn)載火箭的質(zhì)量相差懸殊，在現(xiàn)有的全箭系統(tǒng)中用隔振裝置替換原有支架，不會對運(yùn)載火箭的模態(tài)振型及與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有密切聯(lián)系的振型斜率產(chǎn)生明顯的影響。本文根據(jù)全箭橫向振動傳遞特性