航天器中频力学环境预示研究进展

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1、v01．23No．1航天器工程第23卷第1期110SPACECRAFTENGINEERlNG2014年2月航天器中频力学环境预示研究进展朱卫红1马兴瑞2韩增尧1(1北京空间飞行器总体设计部，北京100094)(2中国国家航天局，北京100048)摘要中频声振力学环境严重影响着航天器的可靠性和安全性，具有响应复杂、预示难的特点，因此航天器结构的中频动力学问题是当前研究的难点和热点。文章介绍了三类主要的中频预示方法，即改进的确定性方法、改进的统计能量法和混合法的基本理论和应用现状。结合航天器工程需求，对比和分析了几类中频

2、预示方法的计算效率、应用前景和理论局限。最后，提出采用有限元与统计能量分析(FE_SEA)混合法作为国内航天器中频力学环境预示方法，并指出了FE-SEA混合法的研究方向。关键词航天器；中频；改进的确定性方法；改进的统计能量法；混合方法中图分类号：V416．2文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．01．019ResearchEvolutiononMid—frequencyMechanicalEnvironmentPredicationofSpacecraftZHUWeihon

3、91MAXingrui2HANZengya01(1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2ChinaNationalSpaceAdministration，Beijing100048，China)Abstract：Themid-frequencyvibro—acousticmechanicalenvironment，featuringofcomplexresponseandformidableprediction，hasa

4、severeimpactonthereliabilityandsafetyofspacecraft，thereforethemid—frequencydynamicproblemofspacecraftstructuresisaresearchhotspotanddifficulty．Inthispaper，thebasictheoriesandapplicationsofthreeprimarymid—frequencypredi—cationmethodsareintroduced，suchasimprovedd

5、eterministicmethods，improvedstatisticalenergymethodsandhybridmethods．Basedontherequirementsofspacecraftengineering，thecalculationefficiencies，applicationprospectsandtheorylimitationsofthesemethodsaretom—paredandanalyzed．AsuggestionofusingthehybridFE-SEAmethodas

6、themid—frequencyme—chanicalenvironmentpredicationmethodofChinesespacecraftengineeringisproposed，andtheresearchdirectionsofthehybridFE—SEAmethodarepresented．Keywords：spacecraft；mid-frequency；improveddeterministicmethod；improvedstatisticalenergymethod；hybridmetho

7、d1引言在航天器的发射阶段，火箭的喷气噪声、发动机的燃烧振荡和气动噪声等力学环境对航天器的设计提出了苛刻的要求。上述力学环境不仅在空间分布上高度相关、在时间分布上随机，而且具有量级大、频带宽且高频分量丰富(20Hz～10kHz)等特收稿日期：2013—06—27；修回日期：2013—08—09基金项目：国防973项目(6131333)作者简介：朱卫红，男，博士研究生，研究方向为航天器结构动力学。Email：zhuweihong一2004@163．corn。第1期朱卫红等：航天器中频力学环境预示研究进展点[1]。力学环

8、境会通过器箭界面传递到航天器上，也能通过整流罩内的噪声环境直接作用在航天器表面[2]，从而导致有效载荷和仪器设备的损伤或失效，因此，在航天器的设计和研制过程中，力学环境预示具有非常重要的作用。然而，由于航天器的力学环境复杂，涵盖了低频、中频和高频各个频段的载荷，仅采用一种分析工具实现航天器全频域的力学环境预示几乎是不可能的[3]。在低频，航天器