星敏感器随机振动抑制方法设计与验证

1

作者 王宏旭 郭金生 张冀鹞 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1744-1749,共6页

针对商业小卫星星敏支架轻量化和小型化约束下常见的随机振动响应过大的问题,本文提出一种抑制随机振动响应的隔振器设计方法。根据某型号卫星的构型、布局设计和星敏局部安装方式,采用有限元方法对振动响应进行分析,分析认为无隔振设... 针对商业小卫星星敏支架轻量化和小型化约束下常见的随机振动响应过大的问题,本文提出一种抑制随机振动响应的隔振器设计方法。根据某型号卫星的构型、布局设计和星敏局部安装方式,采用有限元方法对振动响应进行分析,分析认为无隔振设计时的星敏局部随机振动响应过大。根据随机振动响应的幅频特性,结合卫星安装空间与安装接口,提出一种基于橡胶隔振器的振动抑制方法,并通过幅频法分析其有效性。整星振动试验表明:隔振器能够抑制约80%的随机振动响应均方根值,并且正弦振动放大后的量级仍能满足星敏感器力学要求,振动前后的星敏感器最大指向偏差约为0.02167°。目前该型号卫星已成功在轨应用,星敏感器在轨工作正常,验证了本文提出的基于橡胶隔振器的振动抑制方法的有效性,能够为其他型号航天器的工程实践提供技术参考。 展开更多

关键词 商业小卫星 星敏感器 振动抑制 隔振器 结构分析 有限元模拟 振动试验 动力学

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卫星振动试验中固有频率“漂移”现象初步研究 被引量：22

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作者 陈昌亚 宋汉文 +1 位作者 王德禹 陶明德 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期23-25,共3页

本文针对卫星振动试验中的频率漂移现象进行了初步分析 ,通过试验数据对比、等效线性化模型模拟和单自由度非线性模型模拟计算 ,对随振动试验载荷烈度增加而导致的固有频率降低、模态阻尼增大的现象作了定性解释。

关键词 固有频率 卫星 频率漂移 振动频率

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卫星振动频率漂移现象与非线性参数识别 被引量：7

3

作者 陈昌亚 宋汉文 +1 位作者 王德禹 王本利 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1197-1200,共4页

针对卫星振动实验中的频率漂移现象进行了分析.通过实验数据对比、等效线性化模拟和单自由度非线性模拟计算,对随振动实验载荷烈度增加而导致的频率降低、模态阻尼增大的现象作了定性解释,并对铝蜂窝板的非线性特性进行了振动实验及分析... 针对卫星振动实验中的频率漂移现象进行了分析.通过实验数据对比、等效线性化模拟和单自由度非线性模拟计算,对随振动实验载荷烈度增加而导致的频率降低、模态阻尼增大的现象作了定性解释,并对铝蜂窝板的非线性特性进行了振动实验及分析.根据谐波平衡法原理,对各级等效线性系统进行模态参数识别,进一步基于Duffing假设,对非线性刚度、阻尼系数进行了识别,并基于多自由度非线性系统理论进行了仿真检验.证明了实验现象与理论仿真的一致性. 展开更多

关键词 卫星结构 非线性振动 铝蜂窝板 参数识别 频率漂移

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阻尼柔性连接在卫星结构中的综合应用研究 被引量：7

4

作者 刘明辉 梁鲁 +2 位作者 白绍竣 张静 郑钢铁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期293-298,共6页

卫星结构的热变形是影响卫星光学有效载荷指向精度的主要因素之一,在对国内某在研卫星的有效载荷安装平台热变形过大问题进行分析之后,综合考虑卫星在轨的抖振抑制和发射段减振问题,本文提出了采用高阻尼柔性连接的结构设计来综合解决... 卫星结构的热变形是影响卫星光学有效载荷指向精度的主要因素之一,在对国内某在研卫星的有效载荷安装平台热变形过大问题进行分析之后,综合考虑卫星在轨的抖振抑制和发射段减振问题,本文提出了采用高阻尼柔性连接的结构设计来综合解决这三方面的结构问题。阻尼柔性连接结构以金属橡胶制备,充分利用了其非线性刚度和高阻尼比等特性。对卫星设计阶段提出的三种结构方案进行了数值仿真计算,结果表明,金属橡胶阻尼柔性连接结构设计方案能有效的减小有效载荷安装平台的热变形,并抑制卫星在轨抖振和发射段振动,因而具有最佳的综合性能。 展开更多

关键词 卫星结构设计 阻尼柔性连接 金属橡胶 热变形 振动抑制 抖振抑制

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空间太阳能电站的轨道、姿态和结构振动的耦合动力学建模及辛求解 被引量：11

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作者 魏乙 邓子辰 +1 位作者 李庆军 文奋强 《动力学与控制学报》 2016年第6期513-519,共7页

作为一种从太空获得清洁能源的系统,空间太阳能电站(SPS)吸引着许多国家和科研机构的关注.由于其超大、超轻的柔性结构特点,研究其在轨动力学行为时需要考虑轨道、姿态和结构振动的耦合作用.本文在考虑地球的非球形摄动影响下,建立了集... 作为一种从太空获得清洁能源的系统,空间太阳能电站(SPS)吸引着许多国家和科研机构的关注.由于其超大、超轻的柔性结构特点,研究其在轨动力学行为时需要考虑轨道、姿态和结构振动的耦合作用.本文在考虑地球的非球形摄动影响下,建立了集成对称聚光系统(ISC)的动力学模型.通过Legendre变换引入广义动量,在Hamilton体系下建立了其轨道、姿态、轴向振动耦合的动力学方程.采用辛Runge-Kutta方法对耦合动力学方程进行数值求解.根据数值结果,分别研究了其在地球同步轨道下二阶摄动项对轨道、姿态和结构振动的影响,并分析了总能量的变化情况. 展开更多

关键词 空间太阳能电站 轨道 姿态 结构振动 辛

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力限技术在航天器振动试验中的应用 被引量：8

6

作者 钱志英 肖伟 +1 位作者 徐兰菊 王剑 《航天器工程》 2012年第3期101-106,共6页

为了在正弦振动试验中模拟真实的飞行环境,防止因"过试验"而导致航天器结构发生不必要的破坏,需要对试验条件进行下凹控制。在以往的加速度下凹控制方法的基础上,引入力限控制方法可以提高航天器主频处下凹控制的精度和有效... 为了在正弦振动试验中模拟真实的飞行环境,防止因"过试验"而导致航天器结构发生不必要的破坏,需要对试验条件进行下凹控制。在以往的加速度下凹控制方法的基础上,引入力限控制方法可以提高航天器主频处下凹控制的精度和有效性。文章分析了传统加速度下凹控制方法的局限性,并以某结构星力限控制试验为基础,阐述了结构星力限试验条件的制定方法,介绍了力限双控试验平台设计,并分析了试验结果。经分析表明,力限控制具有较高的控制精度,在加速度控制的基础上引入力限控制的"双控"试验方法,能够有效解决航天器振动试验中的"过试验"和"欠试验"问题。 展开更多

关键词 航天器 正弦振动试验 力限 结构星 响应控制

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微小卫星天线与飞轮共支撑结构优化设计与试验 被引量：3

7

作者 李林 王栋 +2 位作者 谭陆洋 孔林 杨洪波 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期191-197,共7页

针对基于星载一体化理念设计的某微小卫星星载天线与S飞轮支撑结构随机振动响应不满足总体设计指标的问题,将星载天线与飞轮进行共支撑结构设计,提出以随机振动加速度响应为目标的优化设计方法。以支撑结构敏感点随机响应RMS值为优化目... 针对基于星载一体化理念设计的某微小卫星星载天线与S飞轮支撑结构随机振动响应不满足总体设计指标的问题,将星载天线与飞轮进行共支撑结构设计,提出以随机振动加速度响应为目标的优化设计方法。以支撑结构敏感点随机响应RMS值为优化目标,体积分数和基频为约束条件,建立数学模型,对结构进行优化设计;对优化后的支撑结构工程分析,基频达到200 Hz以上,质量由1.9 kg减少到0.65 kg,降低65.6%;开展了力学环境试验对支撑结构性能进行验证,支撑结构基频210 Hz,加速度响应RMS值最大相对放大率为0.54,满足总体基频大于185 Hz和相对放大率小于等于0.6的要求。结果表明,该优化方法有效可行,支撑结构动力学参数较好地满足了微小卫星总体设计要求。 展开更多

关键词 星载一体化 微小卫星 支撑结构 优化设计 加速度响应 随机振动

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卫星结构悬浮式设计方案的热变形抑制作用分析 被引量：4

8

作者 张静 白绍竣 +1 位作者 尉飞 郑钢铁 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期23-30,47,共9页

基于阻尼柔性连接装置的卫星结构悬浮式设计方案旨在既不降低结构完整性和支撑强度,又能为热应力提供释放空间,同时提供较高的阻尼以保证结构的振动抑制要求。文章从柔性连接的热应力释放机理出发,分析了影响卫星结构(主要是敏感仪器)... 基于阻尼柔性连接装置的卫星结构悬浮式设计方案旨在既不降低结构完整性和支撑强度,又能为热应力提供释放空间,同时提供较高的阻尼以保证结构的振动抑制要求。文章从柔性连接的热应力释放机理出发,分析了影响卫星结构(主要是敏感仪器)热变形的主要因素,并且给出了复杂结构的设计准则。理论分析结果表明结构悬浮式设计方案可以有效改善敏感仪器的热变形情况,并且可以通过调整各部分的刚度来获得不同的抑制效果。最后通过实例证明了这种分析方法的有效性。 展开更多

关键词 柔性连接 悬浮式设计 热变形释放 振动抑制 卫星结构

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FY-4卫星微振动抑制技术研究 被引量：12

9

作者 董瑶海 周徐斌 +2 位作者 申军烽 刘兴天 虞自飞 《上海航天》 CSCD 2017年第4期20-27,共8页

根据装载干涉式大气垂直探测仪对微振动抑制的要求,对风云四号(FY-4)卫星的微振动抑制技术进行了研究。通过统计星上振源,规划整星级频谱,研究微振动传播机理,设计了振源隔离和载荷隔振的双级隔振系统。给出了动量轮的隔振设计,将动量... 根据装载干涉式大气垂直探测仪对微振动抑制的要求,对风云四号(FY-4)卫星的微振动抑制技术进行了研究。通过统计星上振源,规划整星级频谱,研究微振动传播机理,设计了振源隔离和载荷隔振的双级隔振系统。给出了动量轮的隔振设计,将动量轮的安装支架由刚性变为基于六角架(Hexapod)构型的非线性变刚度柔性支架,隔离动量轮传递至卫星平台的振动干扰,从源头控制振动。分析了发射段幅频特性和在轨段隔振性能,结果表明试验结果与理论分析一致。在此基础上,采用隔振组件和解锁组件并联使用方式,实现干涉式大气垂直探测仪的二次隔振设计,以进一步抑制卫星平台传递至探测仪的微振动干扰。地面微振动试验和在轨微振动实测结果表明:隔振系统能使卫星平台传递至载荷安装面的微振动量级控制在0.1×10-3g以下,满足指标要求。FY-4卫星微振动抑制技术可为其他卫星的微振动抑制提供参考。 展开更多

关键词 风云四号卫星 微振动 隔振系统 非线性振动 动量轮 敏感载荷 传递率 Hexapod结构

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复合材料蜂窝夹层板结构的多工况优化设计研究 被引量：4

10

作者 夏利娟 余音 金咸定 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期117-119,i011,共4页

以复合材料蜂窝夹层板结构作为研究对象,建立了多工况优化模型,对众多的材料设计变量进行必要的取舍,通过优化分析确定复合材料蜂窝夹层板面板各分层的厚度以及蜂窝芯层的厚度等,使结构满足相应的频率约束、屈曲约束,以及强度约束、位... 以复合材料蜂窝夹层板结构作为研究对象,建立了多工况优化模型,对众多的材料设计变量进行必要的取舍,通过优化分析确定复合材料蜂窝夹层板面板各分层的厚度以及蜂窝芯层的厚度等,使结构满足相应的频率约束、屈曲约束,以及强度约束、位移约束和尺寸限制等,同时达到结构的重量最轻。采用序列二次规划法对某卫星的承力筒结构进行了优化设计,优化结果表明:在满足其振动特性以及静力学特性的条件下,复合材料蜂窝承力筒的各面板层厚度以及蜂窝芯层的厚度均有所减小,减重效果显著,较好地实现了复合材料蜂窝夹层板结构的多工况优化设计。 展开更多

关键词 复合材料 夹层板结构 多工况 设计研究 序列二次规划法 优化设计 蜂窝夹层板 静力学特性 优化模型 设计变量 优化分析 频率约束 强度约束 位移约束 振动特性 效果显著 厚度 筒结构 承力筒 芯层 面板 分层

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神经网络补偿的挠性卫星敏捷姿态机动 被引量：3

11

作者 耿云海 吴炜平 马玉海 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期31-35,共5页

采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为主要执行机构,研究了挠性卫星的敏捷机动问题.首先,为挠性卫星建立带有时变参数及模型不确定性的刚柔耦合动力学模型;配置控制力矩陀螺/飞轮混合执行机构以满足敏捷卫星快速机动和高精度的任务需求.然... 采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为主要执行机构,研究了挠性卫星的敏捷机动问题.首先,为挠性卫星建立带有时变参数及模型不确定性的刚柔耦合动力学模型;配置控制力矩陀螺/飞轮混合执行机构以满足敏捷卫星快速机动和高精度的任务需求.然后,设计积分型变结构控制律,并利用神经网络补偿器逼近不确定项,消除卫星挠性耦合特性和模型不确定性对系统的影响.最后,对算法进行了仿真验证.结果表明所设计的控制系统能够在执行机构不产生奇异的前提下,有效地抑制挠性附件的振动,使卫星在外界干扰及模型不确定性的影响下,快速达到要求的指向精度和稳定度. 展开更多

关键词 挠性敏捷卫星 积分型变结构 振动抑制 神经网络

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整星阻尼减振方案及试验结果分析 被引量：7

12

作者 梁鲁 申智春 +2 位作者 齐晓军 满孝颖 郑钢铁 《上海航天》 北大核心 2008年第4期39-45,共7页

为改善整星振动环境,研究了在星箭转接锥附加约束阻尼层(CLD)提高整星阻尼的可行性。用有限元方法计算和优选约束阻尼层减振方案,并根据结构特点,综合考虑阻尼增量和附加质量,获得了合理的约束阻尼减振方案。在结构星上进行了振动试验... 为改善整星振动环境,研究了在星箭转接锥附加约束阻尼层(CLD)提高整星阻尼的可行性。用有限元方法计算和优选约束阻尼层减振方案,并根据结构特点,综合考虑阻尼增量和附加质量,获得了合理的约束阻尼减振方案。在结构星上进行了振动试验以验证方案的整星减振效果。分析和试验结果表明:此约束阻尼层减振方案有一定的减振效果,可靠性高,且不改变卫星原技术状态。另发现,采用的试验方法和结构星本身因素可能影响整星阻尼减振的减振效果评价。 展开更多

关键词 整星阻尼减振 星箭转接锥 约束阻尼层 结构减振 优选

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卫星结构振动试验中的力控技术 被引量：6

13

作者 陈昌亚 宋汉文 +1 位作者 王德禹 蓝增瑞 《上海航天》 北大核心 2005年第5期47-49,53,共4页

介绍了卫星结构振动试验中力控技术的原理、特点,以及国外力控技术的研究和应用。通过与传统单轴加速度响应控制方法的对比,阐述了力和加速度双控技术对防止振动试验中过实验和欠实验的作用。分析表明该技术对实现卫星结构合理设计具有... 介绍了卫星结构振动试验中力控技术的原理、特点,以及国外力控技术的研究和应用。通过与传统单轴加速度响应控制方法的对比,阐述了力和加速度双控技术对防止振动试验中过实验和欠实验的作用。分析表明该技术对实现卫星结构合理设计具有重要意义。最后提出了发展我国力控技术的建议。 展开更多

关键词 卫星结构 振动试验 力测量装置 力控技术 加速度响应控制

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一种应用输入成型的敏捷卫星快速姿态机动控制方法 被引量：3

14

作者 周伟敏 廖瑛 +1 位作者 杨雅君 朱庆华 《航天器工程》 北大核心 2016年第4期27-32,共6页

敏捷卫星对姿态机动能力的快速性和稳定性提出了更高的要求,为此,提出一种应用输入成型的卫星姿态机动控制方法。通过引入比例-微分(PD)反馈加力矩前馈的复合控制,以及采用输入成型器对规划的原始姿态路径控制指令进行调制,使卫星控制... 敏捷卫星对姿态机动能力的快速性和稳定性提出了更高的要求,为此,提出一种应用输入成型的卫星姿态机动控制方法。通过引入比例-微分(PD)反馈加力矩前馈的复合控制,以及采用输入成型器对规划的原始姿态路径控制指令进行调制,使卫星控制后期稳定度得到提高,并能有效抑制挠性部件的振动。数学仿真验证的结果表明:对卫星姿态机动路径的规划和输入成型调制,可以在实现快速机动的同时,有效抑制挠性结构振动,缩短姿态稳定时间,为有效载荷提供更多的可工作时间和高精度、高稳定度的工作环境。 展开更多

关键词 敏捷卫星 姿态机动 输入成型 路径规划 挠性结构振动抑制 复合控制

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空间太阳能电站及其动力学与控制研究进展 被引量：8

15

作者 李庆军 邓子辰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1-19,共19页

太阳能是丰富、清洁、可再生的能源,其大规模开发有望缓解世界能源短缺和环境污染问题.由于太空中太阳能的能量密度高、不受天气和昼夜的影响,在太空中建造太阳能发电站是未来进行大规模太阳能发电的重要手段.然而,由于空间太阳能电站... 太阳能是丰富、清洁、可再生的能源,其大规模开发有望缓解世界能源短缺和环境污染问题.由于太空中太阳能的能量密度高、不受天气和昼夜的影响,在太空中建造太阳能发电站是未来进行大规模太阳能发电的重要手段.然而,由于空间太阳能电站超大、超柔、长时间运行、需要高精度指向等特点,使得其动力学与控制问题成为学术界和工程界共同面临的难题.为了加深对空间太阳能电站及其动力学与控制的认识,简要介绍了空间太阳能电站的提出背景,回顾了空间太阳能电站的发展历程,综述了目前国内外主要的空间太阳能电站概念设计方案.最后总结了空间太阳能电站在轨服役阶段的动力学建模方法、复杂太空环境影响分析、数值仿真分析、轨道与姿态控制和结构振动控制等研究现状.研究表明,目前对空间太阳能电站动力学与控制的研究仍然处于起步阶段,其动力学模型主要集中在刚体、梁、板等简单的动力学模型,缺少更能真实反映空间太阳能电站在复杂太空环境下动力学行为的模型.在控制方面,目前的研究主要对空间太阳能电站的轨道、姿态和结构振动分别进行控制,忽略了三者之间的耦合影响,而进行轨道-姿态-结构振动协调控制的研究尚不充分.基于此给出了几点空间太阳能电站动力学与控制未来的发展方向. 展开更多

关键词 空间太阳能电站 太阳能发电卫星 大型空间结构 太空环境 动力学与控制 姿轨耦合 振动控制

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卫星结构振动响应灵敏度分析 被引量：3

16

作者 崔波 杨新峰 《航天器环境工程》 2007年第6期377-380,6,共5页

文章针对某卫星存在的局部响应偏大的问题,对通过修改结构参数降低卫星的结构振动响应进行了研究。通过计算卫星响应相对卫星结构参数的灵敏度,得到了卫星结构参数对响应的影响大小,为修改结构来降低响应提供了依据。根据灵敏度分析的结... 文章针对某卫星存在的局部响应偏大的问题,对通过修改结构参数降低卫星的结构振动响应进行了研究。通过计算卫星响应相对卫星结构参数的灵敏度,得到了卫星结构参数对响应的影响大小,为修改结构来降低响应提供了依据。根据灵敏度分析的结果,选择一定的设计参数进行修改和响应计算,结果表明目标位置的响应得到了改善。 展开更多

关键词 卫星结构 振动响应 灵敏度分析 有限元模型

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随振动量级增加卫星结构频率下移的分析 被引量：9

17

作者 陈昌亚 王本利 +1 位作者 王德禹 张建刚 《上海航天》 2004年第3期44-47,共4页

对卫星振动频率随量级增加而出现下降,即振动频率"漂移"的现象进行了初步分析。发现随振动量级的增加,结构的非线性表现突出。结构的刚度下降和阻尼增加,可认为主要是由蜂窝材料的非线性因素所致。

关键词 卫星结构 蜂窝板 非线性振动 频率漂移 模态分析

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卫星液体燃料与结构耦合振动分析 被引量：1

18

作者 孙国江 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 1996年第1期52-57,共6页

根据流体域控制方程、结构动力学方程和液体与固体接触界面的条件，建立了液体燃料与卫星结构耦合振动有限元方程，并举出一些算例。根据算例结果讨论了对带有大量液体燃料卫星的液体燃料和结构耦合振动问题以及在卫星研制阶段进行耦合... 根据流体域控制方程、结构动力学方程和液体与固体接触界面的条件，建立了液体燃料与卫星结构耦合振动有限元方程，并举出一些算例。根据算例结果讨论了对带有大量液体燃料卫星的液体燃料和结构耦合振动问题以及在卫星研制阶段进行耦合振动分析的重要性。 展开更多

关键词 卫星结构 液体燃料 耦合模式 振动

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卫星次承力结构设计对振动响应的影响 被引量：1

19

作者 李应典 《上海航天》 北大核心 2005年第3期57-60,共4页

以风云二号(FY2)气象卫星为例,分析了设计中卫星次承力结构类型、连接、梁形式、功能单机结构和材料等对结构动态性能的影响,并提出了针对性设计改进。试验结果验证了改进的有效性。

关键词 卫星 次承力结构 设计 振动响应

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泡沫铝隔冲器设计及其对卫星可展开附件收拢状态力学特性的影响

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作者 蒋国伟 顾亦磊 +2 位作者 钟鸣 周春华 孔祥森 《航天器环境工程》 2018年第1期26-31,共6页

文章针对泡沫铝隔冲器可能降低卫星可展开附件收拢状态的模态频率及放大振动响应等问题,首次提出一种基于表层填充J-133常温胶的开孔泡沫铝块的扁平式隔冲器,以某可展开数传天线为例开展泡沫铝隔冲器设计与分析,并进行了模态试验和振动... 文章针对泡沫铝隔冲器可能降低卫星可展开附件收拢状态的模态频率及放大振动响应等问题,首次提出一种基于表层填充J-133常温胶的开孔泡沫铝块的扁平式隔冲器,以某可展开数传天线为例开展泡沫铝隔冲器设计与分析,并进行了模态试验和振动试验验证。试验结果表明:所设计的泡沫铝隔冲器使可展开附件收拢状态前三阶模态频率降低不到2.5 Hz,而振动响应平均降低约30%。 展开更多

关键词 卫星 可展开附件 泡沫铝 隔冲器 扁平式结构 表层填充 模态频率 振动响应

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