黏弹阻尼技术在航天器上的应用与展望.pdf

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1、V01．20No．1航天器工程第20卷第1期120SPACECRAFTENGlNEERING2011年1月黏弹阻尼技术在航天器上的应用与展望张少辉柴洪友马海全钱志英(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要黏弹阻尼技术作为一种被动振动控制技术，可有效改善航天器的载荷环境。文章对黏弹阻尼技术在航天领域的应用(包括航天器发射段和在轨段)进行了综述，指出了航天黏弹阻尼技术发展的薄弱环节，提出了有针对性的4项建议，涵盖了建模、空间环境试验、优化技术和试验验证方面的内容，并对未来技术的发展作了展望。关键词航天器；黏弹阻尼；结构中图分类号：V214．3文献标志码：

2、A文章编号：1673—8748(2011)01-0120-09ProgressandPerspectonViscoelasticDampingTechnologyforSpacecraftApplicationZHANGShaohuiCHAIHongyouMAHaiquanQIANZhiying(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Viscoelasticdampingtechnology，asamainpassivevibrationcontro

3、ltechnology，canimprovethedynamicloadenvironmentofaspacecraft．Thestatusofresearchonviscoelasticdampingtechnologyforspacecraftstructuresisreviewed，includingspacelaunchandin-orbitap—plications．Therestraintfactorsonthedevelopmentofviscoelasticdampingtechnologyareana—lyzed．Theneededresea

4、rchfieldisalsoproposedtopromotethedevelopmentofviscoelasticdampingtechnology，includingmodelingmethod，spaceenvironmenttest，optimizationtechnolo—gYandvalidationtest．Thefuturetrendofthistechnologyispointedoutattheend．Keywords：spacecraft；viscoelasticdamping；structure1引言航天器在发射阶段及在轨阶段承受的各

5、种振动环境，会对高精度及高分辨率机电部件工作的可靠性造成较大影响，伴随着我国对地遥感和空间观测的持续发展，部分高精度有效载荷的稳定性要求甚至达到亚微米级，而持续的结构微振动将使成像系统难以完成测量．为了改善此类设备的载荷环境，有必要采取减振或隔振措施。黏弹阻尼技术以其可靠性高、成本低和系统简单的特点，在航天器减振和隔振E获得了成功应用。为了促进该项技术的应用，本文对黏弹阻尼技术在航天器上的应用现状进行了评述，分析了制约黏弹阻尼在轨应用技术发展的原因，并针对性地提出发展建议，最后对该项技术的发展趋势进行了展望。2黏弹阻尼的应用黏弹阻尼技术集成了结构设计和材料设计

6、。黏弹性阻尼一般有两种结构形式：一种是自由阻尼，这是将黏弹阻尼材料直接粘贴或喷涂在需要减振的结收稿日期：2010-07—29；修回日期：2010-11-18作者简介：张少辉(1976一)，男．博士，从事航天嚣结构和机构分析与试验工作．第1期张少辉等：黏弹阻尼技术在航天器上的应用与展望121构基材表面，当结构振动时，通过黏弹阻尼材料的弯曲、拉伸变形吸收能匿，如图1所示；另一种结构形式足约束阻尼，是将黏弹阻尼材料粘合在结构基材层与约束层之间，当结构振动产生弯曲变形时，由于约束层的抑制作用，黏弹阻尼材料在两层之间产生很大的剪切变形，从而产生很大的阻尼，如图2所示。约

7、束阻尼结构比自由阻尼结构具有更大的阻尼，在航天器上应用的大多为约束阻尼结构。巨兰驾：未变形变形后1基层12阻尼层图1自由阻尼结构Fig．1Freedampingstructure2匡交瓜j3未变形变形后1摹层12阻J『I三层13约束层图2约束阻尼结构Fig．2Constraineddampingstructure2．1发射段应用2001年发射的由NASA研制的“微波异向探测器”(MAP)⋯，在地面噪声环境试验中，顶板推力器安装位置的响应超过了其组件级的鉴定条件，为此进行了减振设计，该顶板为六边形蜂窝夹层结构，中心由承力筒支撑，外角点由撑杆支撑，如图3所示。在顶

8、板上安有4个相同的推力器，每个推力器通