衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，在振動(dòng)臺(tái)推力不足以完成大型衛(wèi)星整體的大量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，利用該方法，針對(duì)構(gòu)成衛(wèi)星的各個(gè)艙段分別進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，各個(gè)測(cè)試點(diǎn)可以獲得整星振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的近似等效響應(yīng)，同時(shí)也保證分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)測(cè)試點(diǎn)的響應(yīng)與整星振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)測(cè)試點(diǎn)的響應(yīng)誤差最小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的有效考核。
【專利說(shuō)明】衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)，主要應(yīng)用于當(dāng)振動(dòng)臺(tái)推力不能滿足大型衛(wèi)星 (整星質(zhì)量大于5噸）大量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)要求時(shí)，對(duì)構(gòu)成整星的各艙段進(jìn)行分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)以考 核衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，尤其適合大噸位平臺(tái)衛(wèi)星。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了滿足多任務(wù)需求，我國(guó)衛(wèi)星體積和噸位在不斷增大，衛(wèi)星質(zhì)量的增大甚至已 經(jīng)超出了現(xiàn)有振動(dòng)臺(tái)的推力范圍，難以通過(guò)整星大量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)力學(xué)性能 的有效考核。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，采用多振動(dòng)臺(tái)并行激勵(lì)可以較好地解決該問(wèn)題，如ESTEC 使用8個(gè)液壓臺(tái)組成的垂直向2520kN、二個(gè)水平向各1260kN推力的HYDRA系統(tǒng)，4X160kN 與2X200kN的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，美國(guó)NASA Glenn研究中心的18臺(tái)液壓作動(dòng)并推系統(tǒng)。然 而，其中涉及的多振動(dòng)臺(tái)的同步振動(dòng)控制等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)我國(guó)尚屬禁運(yùn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)在此方面 也沒(méi)有突破性進(jìn)展。為了實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜衛(wèi)星力學(xué)可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)，很有必要進(jìn)行分級(jí)振動(dòng) 試驗(yàn)方法的研究。分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)，即對(duì)組成衛(wèi)星的每一個(gè)艙段制定合理的試驗(yàn)條件，并對(duì)試 驗(yàn)結(jié)果的有效性進(jìn)行充分論證，以證實(shí)分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)的有效性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，為了克服振動(dòng)臺(tái)推力不足以完成大型衛(wèi)星大量級(jí)振動(dòng)試 驗(yàn)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，該分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法是通過(guò)對(duì)組成衛(wèi) 星的每一個(gè)艙段制定合理的試驗(yàn)條件，使得在該試驗(yàn)條件下進(jìn)行的分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)近似等效 于整星振動(dòng)試驗(yàn)的效果，從而達(dá)到對(duì)衛(wèi)星整星的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能有效考核。衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試 驗(yàn)方法的技術(shù)核心是預(yù)示處保證分級(jí)振動(dòng)響應(yīng)與整星振動(dòng)響應(yīng)近似等效的輸入條件。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，針對(duì)構(gòu)成衛(wèi)星的各個(gè)艙段分別進(jìn) 行振動(dòng)試驗(yàn)以代替整星振動(dòng)試驗(yàn)，克服振動(dòng)臺(tái)推力的不足。
[0005] 優(yōu)選地，包括如下步驟
[0006] 通過(guò)分別對(duì)衛(wèi)星整星和構(gòu)成整星的各個(gè)艙段進(jìn)行第一量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)，獲 得整星和艙段的頻響特性曲線；
[0007] 利用整星第二量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)的輸入條件和試驗(yàn)獲得的整星頻響特性預(yù) 測(cè)整星第二量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)的響應(yīng)特性，以整星和艙段振動(dòng)響應(yīng)等效為目標(biāo)，預(yù)示衛(wèi)星 分級(jí)振動(dòng)的輸入條件；
[0008] 利用預(yù)示的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)輸入條件，實(shí)施針對(duì)構(gòu)成整星各艙段的振動(dòng)試驗(yàn)；
[0009] 其中，第一量級(jí)小于第二量級(jí)。
[0010] 優(yōu)選地，第一量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)是指小量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)，所述小量級(jí) 正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)是指在進(jìn)行第二量級(jí)（大量級(jí)）正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)之前進(jìn)行的輸入較小 量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)，第二量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)是指按照鑒定或驗(yàn)收振動(dòng)試驗(yàn)條件進(jìn)行的振動(dòng) 試驗(yàn),輸入量級(jí)一般較大,振動(dòng)臺(tái)推力需求也大大增加。
[0011] 優(yōu)選地，小量級(jí)采用〇? lg，g為重力加速度。
[0012] 優(yōu)選地，包括如下步驟：
[0013] 對(duì)整星進(jìn)行第一量級(jí)的預(yù)振試驗(yàn)，獲得衛(wèi)星上各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在整星振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的頻 響特性曲線，并將每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的頻響特性記錄為H izx(CO);
[0014] 將衛(wèi)星拆分成各個(gè)獨(dú)立的組成艙段，對(duì)各個(gè)獨(dú)立的艙段進(jìn)行第一量級(jí)的預(yù)振試 驗(yàn)，獲得衛(wèi)星上各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在艙段單獨(dú)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的頻響特性曲線，并將每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的 頻響特性記錄為H iwl(CO);
[0015] 對(duì)構(gòu)成衛(wèi)星的每一個(gè)艙段預(yù)示分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)振動(dòng)臺(tái)輸入加速度譜：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在于，針對(duì)構(gòu)成衛(wèi)星的各個(gè)艙段分別進(jìn)行振動(dòng) 試驗(yàn)以代替整星振動(dòng)試驗(yàn)，克服振動(dòng)臺(tái)推力的不足。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟 通過(guò)分別對(duì)衛(wèi)星整星和構(gòu)成整星的各個(gè)艙段進(jìn)行第一量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)，獲得整 星和艙段的頻響特性曲線； 利用整星第二量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)的輸入條件和試驗(yàn)獲得的整星頻響特性預(yù)測(cè)整 星第二量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)的響應(yīng)特性，以整星和艙段振動(dòng)響應(yīng)等效為目標(biāo)，預(yù)示衛(wèi)星分級(jí) 振動(dòng)的輸入條件； 利用預(yù)示的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)輸入條件，實(shí)施針對(duì)構(gòu)成整星各艙段的振動(dòng)試驗(yàn)； 其中，第一量級(jí)小于第二量級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在于，第一量級(jí)正弦掃頻振 動(dòng)試驗(yàn)是指小量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)，所述小量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)是指在進(jìn)行第二量級(jí) 正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)之前進(jìn)行的輸入較小量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)，第二量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)是指按 照鑒定或驗(yàn)收振動(dòng)試驗(yàn)條件進(jìn)行的振動(dòng)試驗(yàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在于，小量級(jí)采用0. lg，g為 重力加速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟： 對(duì)整星進(jìn)行第一量級(jí)的預(yù)振試驗(yàn)，獲得衛(wèi)星上各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在整星振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的頻響特 性曲線，并將每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的頻響特性記錄為Η?ζχ(ω); 將衛(wèi)星拆分成各個(gè)獨(dú)立的組成艙段，對(duì)各個(gè)獨(dú)立的艙段進(jìn)行第一量級(jí)的預(yù)振試驗(yàn)，獲 得衛(wèi)星上各個(gè)測(cè)試點(diǎn)在艙段單獨(dú)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的頻響特性曲線，并將每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的頻響特 性記錄為Hiwl (ω); 對(duì)構(gòu)成衛(wèi)星的每一個(gè)艙段預(yù)示分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)振動(dòng)臺(tái)輸入加速度譜：
式中：ω為離散的頻率點(diǎn)，aed(c〇)為衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)構(gòu)成衛(wèi)星各艙段的輸入加速 度譜，azx(co)為整星第二量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)振動(dòng)臺(tái)需要輸入的加速度譜，Hic;d(?)為艙段上 第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)在艙段預(yù)振試驗(yàn)時(shí)的頻響函數(shù)，Η ?ζχ(ω)為艙段上第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)在整星預(yù)振 試驗(yàn)時(shí)的頻響函數(shù)，上橫線-表示求共軛，I I表示取模，m為測(cè)試點(diǎn)總數(shù)； 按照上述公式1計(jì)算的分級(jí)振動(dòng)輸入條件進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試艙段各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的響應(yīng)，同 時(shí)分析分級(jí)振動(dòng)響應(yīng)與整星振動(dòng)響應(yīng)的偏差biaSi (ω)，偏差biaSi (ω)為：
其中，其中，第一量級(jí)小于第二量級(jí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在于，第一量級(jí)的預(yù)振試驗(yàn) 是指小量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)，所述小量級(jí)正弦掃頻振動(dòng)試驗(yàn)是指在進(jìn)行第二量級(jí)正弦掃 頻振動(dòng)試驗(yàn)之前進(jìn)行的輸入較小量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)，第二量級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)是指按照鑒定或驗(yàn)收振 動(dòng)試驗(yàn)條件進(jìn)行的振動(dòng)試驗(yàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的衛(wèi)星分級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在于，小量級(jí)采用0. lg，g為 重力加速度。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK104374536SQ201410606044
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】江浩, 張利, 程世祥, 李霖圣, 李太平 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星裝備研究所