Разработка методического обеспечения повышения точности моделирования динамических характеристик элементов конструкций КА ДЗЗ на стадии проектирования и наземной отработки

• Автор: Пугач, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 227 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Космический аппарат как динамическая система

1.1. Этапы жизненного цикла КА, возникновение задач динамики на различных этапах жизненного цикла

1.1.1. Проектирование и наземная отработка

1.1.2. Транспортирование и выведение

1.1.3. Раскрытие трансформируемых элементов

1.1.4. Функционирование на орбите

1.2. Методы математического моделирования, применяемые при исследовании динамики КА

1.2.1. Метод конечных элементов

1.2.2. Метод суперэлементов
1.3. Методы модального анализа применительно к исследованию динамических характеристика КА
1.3.1. Экспериментальные методы модального анализа
1.3.2. Расчетно-экспериментальный подход
1.4. Выводы по главе
Глава 2. Методика определения динамических характеристик КА и создания
КА с заданными динамическими характеристиками
2.1. Методика определения динамических характеристик КА на этапе выведения
2.1.1. Определение жесткости адаптера
2.1.2. Определение динамических характеристик приборной
платформы КА
2.2. Методика определения динамических характеристик солнечных
батарей КА

2.2.1. Определение динамических характеристик раскрытых
панелей БФ
2.2.2. Определение динамических характеристик механизмов раскрытия..
2.3. Методика создания малого космического аппарата с заданными
динамическими характеристиками
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Создание динамической модели КА ДЗЗ на этапе выведения
3.1. Анализ конструкции КА "Метеор-М" с точки зрения динамических
характеристик
3.2. Создание полной динамической модели КА
3.2.1. Общее описание динамической модели
3.2.2. Описание суперэлементов
3.2.3. Суммарные массово-инерционные характеристики
3.2.4. Динамические характеристики подсистем (сборок) КА
3.2.5. Сравнительный анализ собственных частот отдельных
элементов КА
3.2.6. Динамические характеристики КА в сборе
3.2.7. Амплитудно - частотные характеристики
3.3. Верификация динамической модели
3.3.1. Сравнение суперэлементной и балочной моделей КА
3.3.2. Процедура верификации динамической модели КА
3.3.3. Оценка качества суперэлементов
3.3.4. Сравнение суперэлементной и полной моделей КА
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Определение динамических характеристик и исследование процесса
раскрытия протяженных элементов КА
4.1. Расчетное определение динамических характеристик СБ и штанги НВК
4.1.1. Математическая модель СБ
4.1.2. Математическая модель штанги НВК
4.2. Экспериментальное определение динамических характеристик и верификация математических моделей
4.2.1. Модальные испытания СБ
4.2.2. Уточнение модели БФ по результатам испытаний
4.2.3. Модальные испытания штанги НВК
4.2.4. Уточнение модели штанги НВК по результатам испытаний
4.2.5. Экспериментальное определение параметров механизмов
раскрытия
4.3. Математическое моделирование процесса раскрытия трансформируемых элементов
4.3.1. Раскрытие СБ
4.3.2. Раскрытие штанги НВК
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Обеспечение точности динамической стабилизации КА ДЗЗ
5.1. Динамическая модель КА в орбитальной конфигурации
5.1.1. Моделирование упругих элементов КА
5.1.2. Модель КА как упругого изделия
5.2. Анализ динамики выполнения программного поворота
5.2.1. Анализ особенностей КА "Канопус" с точки зрения влияния
динамических характеристик на выполнение целевой функции
5.2.2. Пути уменьшения времени успокоения колебаний после совершения
программного поворота
5.2.3. Применение виброгасителей
5.3. Экспериментальное исследование динамических характеристик упругих элементов КА
5.3.1. Обезвешивание протяженных конструкций при испытаниях
5.3.2. Возбуждение колебаний и обработка результатов
5.3.3. Верификация модели по результатам испытаний
5.4. Определение уровня вибраций целевой аппаратуры в условиях орбитального полета

Глава 2. Методика определения динамических характеристик КА и создания КА с заданными динамическими характеристиками
2.1. Методика определения динамических характеристик КА на этапе
выведения
В процессе выведения КА (или несколько КА) располагается под обтекателем ракеты-носителя (PH), при этом консольно закреплен на ферме разгонного блока с помощью адаптера системы отделения [77]. Он подвергается значительным нагрузкам, как квазистатическим, так и вибрационным [72], [21]. От того, какими динамическими характеристиками обладает КА зависят нагрузки на сам аппарат и на PH. Если аппарат обладает большой массой, например как КА типа "Метеор-М", то он может оказывать значительное влияние на динамическое поведение PH и его системы управления. Совместный расчет нагрузок в системе КА+РБ+РН проводится методами математического моделирования, при этом от достоверности моделей отдельных элементов зависит достоверность модели в целом. Знание динамических характеристик КА и отдельных его подсборок необходимо также для оценки стойкости этих элементов к механическим воздействиям при транспортировании и выведении [36].
На рисунке 2 показан общий вид компоновки КГЧ, в состав которого входят:
- разгонный блок (РБ) «Фрегат»;
- переходной отсек (ПхО);
- головной обтекатель (ГО);
- КА «Метеор-М» № 2-1 (2-2) с адаптером;
- два КА «Ионосфера»;
- переходной адаптер (ПА-ИФ).