微小卫星动力学环境试验技术及试验数据分析

《微小卫星动力学环境试验技术及试验数据分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航天器环境工程第27卷第3期328SPACECRAFTENVIRONMENTENGlNEERING2010年6月微小卫星动力学环境试验技术及试验数据分析郑侃1，廖文和1，张翔2，秦远田2(1．南京航宅航天大学机电学院，南京210016；2．南京航空航天大学高新技术研究院，南京210016)摘要：文章重点针对某微小卫星力学环境要求，对模拟环境试验进行了相关设计，并对整星正弦和随机振动试验的数据结果进行分析处理，同时在试验前后利用光学经纬仪对整星结构进行了精度测量。通过试验和测量结果验证了初样星整星结

2、构的合理性，而且针对试验中所存在的问题给出了相关解决办法．该文对同类型微小卫星的力学试验验证工作有一定的工程参考价值。关键词：微小卫星；动力学试验；正弦振动；随机振动；精度测量中图分类号：V416．2文献标识码：A文章编号：1673-1379(2010)03-0328—04DOI：10．39698．issn．1673—1379．2010．03．01l0引言质量在100kg以下的微小卫星因成本低、周期短、功能密度高等优点，已经成为当今卫星技术研究的热点。现代小卫星不是传统卫星的按比例缩小，而是对传统

3、卫星技术继承、变革和突破的产物，在设计概念和结构形式上也有重大突破，采用一体化设计，尽量减少构件，达到简化、多用、高度集成【卜21。为了满足上述需求，需要解决微小卫星设计和试验过程中诸多环节的问题，其中，力学环境试验显得尤为突出和迫切。微小卫星在发射和飞行期间，必须承受起飞，级间(整流罩)分离、发动机二次点火、关机和航天器入轨等各阶段内产生的振动、冲击、噪声等动力学载荷【3‘5】。为了验证微小卫星结构设计的合理性和产品质量，必须在地面进行微小卫星的动力学环境模拟试验。试验验证是一种比较可靠、全面、

4、直观的有效验证方法，目前在微小卫星的验证工作中有着不可替代的作用，是一种最主要的验证手段[6-9]。本文根据某微小卫星力学环境的要求，对模拟环境试验进行了相关设计，并对整星正弦和随机振动试验的数据结果进行分析处理，找出了试验中所存在的问题及相关解决办法。1微小卫星动力学环境试验的设计1．1试验目的某微小卫星地面动力学环境模拟试验的目的是真实模拟其在飞行过程中所经历的动力学环境条件。这对于整个微小卫星的结构优化起到举足轻重的作用。对于本次正弦扫描、随机振动试验而言，其目的主要包括：1)验证整星结构的

5、合理性和工程可靠性及有限元分析的正确性；2)测出单机安装部位的响应，为正样星单机的力学环境考核提供依据；3)根据试验结果为正样星的结构分析和结构设计提供改进依据。1．2试验条件振动试验条件主要是指振动输入的载荷条件。正弦振动试验和随机振动试验的载荷条件是不同的。正弦振动载荷为卫星发射时可能发生的所有低频瞬态振动载荷的包络。而随机振动试验的频率范围一般在20～2000Hz，试验载荷量级一般用加速度功率谱密度与频率的关系曲线表示【61。根据航天某单位所提供的运载条件从而得出相应的各试验条件如表1～表3

6、所示。表1特征值正弦扫描试验条件Table1Testconditionofcharacteristicsine-sweep方向频率／Hz．幅度詹纵向5～3000．2横向5～3000．2收稿日期：2009．11-24；修回日期：2009．12．05作者简介：郑侃(1983一)，男，博士研究生，主要从事数字化设计制造方面的研究。E-mail：zk92800@nuaa．edu．gn．廖文和(1965一)，男，博士生导师，教授，主要研究领域为数字化设计制造、生物医学工程，制造业信息化．第3期郑侃等：微小卫

7、星动力学环境试验技术及试验数据分析329表2验收级和鉴定级正弦振动条件Table2Sinevibrationconditionofacceptanceandqualificationgrades试验条件鉴定级准鉴定级验收级5～10Hz493．592．8910～20Hz4．593．75939频率20～40Hz1291098940～70Hz7．596．2595970～100Hz15912．59109试验方向x、y、z岛向扫描速率／(oct·rain。124表3验收和鉴定级随机振动条件Table3Ran

8、domvibrationconditionofacceptanceandqualificationgrades加速度(功率谱密度)试验条件鉴定级准鉴定级验收级20～100Hz+3dB／oct100～频率O．22592／Hz0．1875旷／Hz0．15矿／Hz600Hz6002000Hz一6dB／oct总均方根值15913．4912．259试验时问／min2l加载方向X、Y、z方向1．3试验要求1．3．1试验夹具的要求试验夹具是整星适配器和振动台面之间的传力部件，要求有尽量高的基频和