撓性航天器剛?cè)狁詈蟿恿W建模及動態(tài)特性研究.pdf

1、本研究內(nèi)容為建立一種搭載可展開式天線反射器的撓性航天器的動力學模型并分析其結(jié)構(gòu)及在軌動態(tài)響應特性。該航天器的中心平臺通過連接桿與環(huán)形桁架式天線反射器連接。當航天器在軌機動時，中心平臺的剛體運動會使連接桿產(chǎn)生明顯的結(jié)構(gòu)振動。同時連接桿由于周期性的彈性振動會給中心平臺施加一個大小與方向均隨時間變化的擾動力，這對航天器姿態(tài)穩(wěn)定性會產(chǎn)生不利的影響。因此本文的研究內(nèi)容對于改進航天器結(jié)構(gòu)設計，降低撓性附件振動幅值以及提高航天器的姿態(tài)穩(wěn)定性具有重要的

2、意義。
　　本文首先建立了撓性航天器的有限元模型并求得了自由邊界條件下航天器的固有頻率和振型。然后利用有限元和多體動力學軟件Adams聯(lián)合仿真對航天器姿態(tài)調(diào)整過程進行了剛?cè)狁詈蟿恿W數(shù)值模擬。由于有限元方法得到的航天器動力學模型階次較高無法用于姿態(tài)控制律的設計且多體動力學軟件 Adams建立的航天器動力學模型是一種零次剛?cè)狁詈蟿恿W模型，無法求解航天器做高速旋轉(zhuǎn)運動時的動態(tài)響應，本文利用一次剛?cè)狁詈蟿恿W建模理論建立了航天器的簡化

3、動力學模型并對航天器做高速旋轉(zhuǎn)運動時的動態(tài)響應進行了數(shù)值求解。為了研究連接桿結(jié)構(gòu)和材料特性以及反射器質(zhì)量大小對航天器動態(tài)響應的影響，本文計算了連接桿橫截面積、密度、彈性模量和反射器質(zhì)量取不同值時航天器的動態(tài)響應，并分析得到了其影響規(guī)律。由計算結(jié)果可得如下結(jié)論：航天器在軌機動時中心平臺會使撓性附件產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)振動，其最大振幅為厘米級；撓性附件由于彈性振動會給中心平臺施加一個大小和方向均隨時間變化的擾動力，使航天器發(fā)生一定程度的震蕩；一階