航天器横向振动试验的力限条件设计研究

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1、第20卷第1期航天器工程V01．20No．120l1年1月SPACECRAFTENGINEERING129航天器横向振动试验的力限条件设计研究李正举1马兴瑞2韩增尧3(1中国空间技术研究院，北京100094)(2中国航天科技集团公司，北京100048)(3北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要航天器力限振动试验技术可以缓解振动过试验现象。在横向力限振动试验中，除了界面横向力以外，界面力矩同样是一个重要的监测和控制参量。文章介绍了力限振动试验的基本原理以及简单二自由度方法、复杂二自由度方法和半经验方法；然后基于模态有效质量概念提出了力矩

2、限设计策略；最后，计算了某航天器有效栽荷的力限条件和力矩限条件，结果显示力矩限条件设计方法是可行和有效的，可以为今后我国力限振动试验提供技术支持。关键词力限振动试验；力限条件；力矩限条件中图分类号：V414；V416文献标志码：A文章编号：1673-874812011)01-0129—05ForceSpecificationforSpacecraftForce-limitedVibrationTestinginLateralDirectionLIZhengjulMAXingrui2HANZengya03(1ChinaAcademyofSpace

3、Technology，Beijing100094，China)(2ChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation，Beijing100048，China)(3BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Theforce-limitedvibrationtestisdevelopedtoalleviatetheover—testingphenomenainspacecraftvibrationtes

4、t．Inlateraldirectionvibrationtest，interfacemomentcanbeusedasanimportantmonitoringandcontrolparameterbesidesinterfaceforce．Thispaperintroducestheprinciplesofforce-limitedvibrationtestanddescribesthemethodsofestimatingtheforcespecifi—cations．Basedontheconceptofmodaleffectivema

5、ss，astrategyofdeterminingmomentspecifi—cationisputforwardforlateraldirectionforce-limitedvibrationtest．Thispapercalculatesforcespecificationandmomentspecificationforapayloadvibrationtest，andresultsindicatethatthestrategyisfeasibleandeffective．Keywords：forcelimitedvibrationte

6、sting；forcespecification；momentspecification1引言航天器在发射和动力飞行期间要经受振动、冲击和噪声等动力学载荷，为了保证航天器及其各分系统和部组件能够经受住这些恶劣的动力学环境，必须进行充分的动力学环境试验。在传统的加速度控制振动试验中，试验夹具的机械阻抗与真实飞行构型中安装结构的机械阻抗存在很大的差异，如果仅采用加速度条件作为控制条件，可能导致严重的收稿日期：2010—05—27；修回日期：2010—11·02基金项目：田李重大科技专项工程作者简介：李正举(1979一)，男，博士，研究方向为航天嚣姑

7、构设计与分析。130航天器工程过试验现象Ll】。力限振动试验则是在传统振动试验加速度控制的基础上引入力限条件，监测并限制试验夹具与试验件之间的界面力，使振动试验中界面处的响应更能接近真实的动力学环境，从而起到缓解振动“过试验”现象的目的【2。3J。20世纪90年代初，美国国家航空航天局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)最早将力限振动试验技术应用于航天器振动试验中，并证明力限振动试验方法能够很好地缓解振动过试验问题【2-5]。国内在力限控制技术研究和应用方面尚处于起步阶段，航天器设计部门和试验部门也已认识到力限振动试验技术的重要性和迫切性[6

8、。1引。目前，在航天器的系统级和部组件级的力学振动试验中，采用的是依次进行三个方向(一个纵向、两个横向)的振动试验来模拟航天器在发射和飞行状态下实际动