衛(wèi)星分級振動試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星分級振動試驗方法，在振動臺推力不足以完成大型衛(wèi)星整體的大量級振動試驗時，利用該方法，針對構成衛(wèi)星的各個艙段分別進行振動試驗，各個測試點可以獲得整星振動試驗時的近似等效響應，同時也保證分級振動試驗時測試點的響應與整星振動試驗時測試點的響應誤差最小，從而實現(xiàn)對衛(wèi)星結構力學性能的有效考核。
【專利說明】衛(wèi)星分級振動試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星分級振動試驗，主要應用于當振動臺推力不能滿足大型衛(wèi)星 (整星質量大于5噸）大量級振動試驗要求時，對構成整星的各艙段進行分級振動試驗以考 核衛(wèi)星的結構力學性能，尤其適合大噸位平臺衛(wèi)星。
【背景技術】
[0002] 為了滿足多任務需求，我國衛(wèi)星體積和噸位在不斷增大，衛(wèi)星質量的增大甚至已 經(jīng)超出了現(xiàn)有振動臺的推力范圍，難以通過整星大量級振動試驗實現(xiàn)對衛(wèi)星結構力學性能 的有效考核。在歐美等發(fā)達國家，采用多振動臺并行激勵可以較好地解決該問題，如ESTEC 使用8個液壓臺組成的垂直向2520kN、二個水平向各1260kN推力的HYDRA系統(tǒng)，4X160kN 與2X200kN的電動振動臺系統(tǒng)，美國NASA Glenn研究中心的18臺液壓作動并推系統(tǒng)。然 而，其中涉及的多振動臺的同步振動控制等關鍵技術對我國尚屬禁運技術，國內在此方面 也沒有突破性進展。為了實現(xiàn)大型復雜衛(wèi)星力學可靠性驗證試驗，很有必要進行分級振動 試驗方法的研究。分級振動試驗，即對組成衛(wèi)星的每一個艙段制定合理的試驗條件，并對試 驗結果的有效性進行充分論證，以證實分級振動試驗的有效性。
【發(fā)明內容】
[0003] 針對現(xiàn)有技術中的缺陷，為了克服振動臺推力不足以完成大型衛(wèi)星大量級振動試 驗的缺點，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星分級振動試驗方法，該分級振動試驗方法是通過對組成衛(wèi) 星的每一個艙段制定合理的試驗條件，使得在該試驗條件下進行的分級振動試驗近似等效 于整星振動試驗的效果，從而達到對衛(wèi)星整星的結構力學性能有效考核。衛(wèi)星分級振動試 驗方法的技術核心是預示處保證分級振動響應與整星振動響應近似等效的輸入條件。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種衛(wèi)星分級振動試驗方法，針對構成衛(wèi)星的各個艙段分別進 行振動試驗以代替整星振動試驗，克服振動臺推力的不足。
[0005] 優(yōu)選地，包括如下步驟
[0006] 通過分別對衛(wèi)星整星和構成整星的各個艙段進行第一量級正弦掃頻振動試驗，獲 得整星和艙段的頻響特性曲線；
[0007] 利用整星第二量級正弦掃頻振動試驗的輸入條件和試驗獲得的整星頻響特性預 測整星第二量級正弦掃頻振動的響應特性，以整星和艙段振動響應等效為目標，預示衛(wèi)星 分級振動的輸入條件；
[0008] 利用預示的衛(wèi)星分級振動輸入條件，實施針對構成整星各艙段的振動試驗；
[0009] 其中，第一量級小于第二量級。
[0010] 優(yōu)選地，第一量級正弦掃頻振動試驗是指小量級正弦掃頻振動試驗，所述小量級 正弦掃頻振動試驗是指在進行第二量級（大量級）正弦掃頻振動試驗之前進行的輸入較小 量級振動試驗，第二量級正弦掃頻振動試驗是指按照鑒定或驗收振動試驗條件進行的振動 試驗,輸入量級一般較大,振動臺推力需求也大大增加。
[0011] 優(yōu)選地，小量級采用〇? lg，g為重力加速度。
[0012] 優(yōu)選地，包括如下步驟：
[0013] 對整星進行第一量級的預振試驗，獲得衛(wèi)星上各個測試點在整星振動試驗時的頻 響特性曲線，并將每一個測試點的頻響特性記錄為H izx(CO);
[0014] 將衛(wèi)星拆分成各個獨立的組成艙段，對各個獨立的艙段進行第一量級的預振試 驗，獲得衛(wèi)星上各個測試點在艙段單獨振動試驗時的頻響特性曲線，并將每一個測試點的 頻響特性記錄為H iwl(CO);
[0015] 對構成衛(wèi)星的每一個艙段預示分級振動試驗振動臺輸入加速度譜：
[0016]
【權利要求】
1. 一種衛(wèi)星分級振動試驗方法，其特征在于，針對構成衛(wèi)星的各個艙段分別進行振動 試驗以代替整星振動試驗，克服振動臺推力的不足。
2. 根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星分級振動試驗方法，其特征在于，包括如下步驟 通過分別對衛(wèi)星整星和構成整星的各個艙段進行第一量級正弦掃頻振動試驗，獲得整 星和艙段的頻響特性曲線； 利用整星第二量級正弦掃頻振動試驗的輸入條件和試驗獲得的整星頻響特性預測整 星第二量級正弦掃頻振動的響應特性，以整星和艙段振動響應等效為目標，預示衛(wèi)星分級 振動的輸入條件； 利用預示的衛(wèi)星分級振動輸入條件，實施針對構成整星各艙段的振動試驗； 其中，第一量級小于第二量級。
3. 根據(jù)權利要求2所述的衛(wèi)星分級振動試驗方法，其特征在于，第一量級正弦掃頻振 動試驗是指小量級正弦掃頻振動試驗，所述小量級正弦掃頻振動試驗是指在進行第二量級 正弦掃頻振動試驗之前進行的輸入較小量級振動試驗，第二量級正弦掃頻振動試驗是指按 照鑒定或驗收振動試驗條件進行的振動試驗。
4. 根據(jù)權利要求3所述的衛(wèi)星分級振動試驗方法，其特征在于，小量級采用0. lg，g為 重力加速度。
5. 根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星分級振動試驗方法，其特征在于，包括如下步驟： 對整星進行第一量級的預振試驗，獲得衛(wèi)星上各個測試點在整星振動試驗時的頻響特 性曲線，并將每一個測試點的頻響特性記錄為Η?ζχ(ω); 將衛(wèi)星拆分成各個獨立的組成艙段，對各個獨立的艙段進行第一量級的預振試驗，獲 得衛(wèi)星上各個測試點在艙段單獨振動試驗時的頻響特性曲線，并將每一個測試點的頻響特 性記錄為Hiwl (ω); 對構成衛(wèi)星的每一個艙段預示分級振動試驗振動臺輸入加速度譜：
式中：ω為離散的頻率點，aed(c〇)為衛(wèi)星分級振動試驗時構成衛(wèi)星各艙段的輸入加速 度譜，azx(co)為整星第二量級振動試驗時振動臺需要輸入的加速度譜，Hic;d(?)為艙段上 第i個測試點在艙段預振試驗時的頻響函數(shù)，Η ?ζχ(ω)為艙段上第i個測試點在整星預振 試驗時的頻響函數(shù)，上橫線-表示求共軛，I I表示取模，m為測試點總數(shù)； 按照上述公式1計算的分級振動輸入條件進行試驗，測試艙段各個測試點的響應，同 時分析分級振動響應與整星振動響應的偏差biaSi (ω)，偏差biaSi (ω)為：
其中，其中，第一量級小于第二量級。
6. 根據(jù)權利要求5所述的衛(wèi)星分級振動試驗方法，其特征在于，第一量級的預振試驗 是指小量級正弦掃頻振動試驗，所述小量級正弦掃頻振動試驗是指在進行第二量級正弦掃 頻振動試驗之前進行的輸入較小量級振動試驗，第二量級振動試驗是指按照鑒定或驗收振 動試驗條件進行的振動試驗。
7. 根據(jù)權利要求6所述的衛(wèi)星分級振動試驗方法，其特征在于，小量級采用0. lg，g為 重力加速度。
【文檔編號】G01M7/02GK104374536SQ201410606044
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權日:2014年10月31日
【發(fā)明者】江浩, 張利, 程世祥, 李霖圣, 李太平 申請人:上海衛(wèi)星裝備研究所