[發明專利]多星發射中基于半功率帶寬的衛星大型組件剛度控制方法

在審

• 申請號: 202011056776.7
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112327665A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 朱劍濤;錢志英;張歡;梁翠娜;譚倉海;嵇景全;肖偉;王慶華;何江
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

本發明公開了多星發射中基于半功率帶寬的衛星大型組件剛度控制方法，包括：第一步：根據衛星各個軸向一階剛度指標要求，獲取衛星各個軸向一階剛度參數，并建立衛星的剛度分析模型；第二步：結合第一步中建立的剛度分析模型，獲取組合體A的剛度參數及動力學響應參數；其中，衛星與多星分配器形成組合體A；第三步：計算衛星各個軸向一階頻率和組合體A各軸向二階彎曲頻率的半功率帶寬；第四步：根據第三步中的半功率帶寬，制定衛星大型組件剛度控制指標；第五步：根據第四步制定的衛星大型組件剛度控制指標對衛星大型組件剛度進行設計；第六步：根據第五步設計的衛星大型組件剛度，進行剛度指標復核計算，滿足設定要求則結束，否則返回第五步。

技術領域

本發明涉及多星發射或者多艙段衛星中大型組件剛度分配與控制技術領域，具體涉及多星發射中基于半功率帶寬的衛星大型組件剛度控制方法。

背景技術

隨著衛星導航系統、互聯網移動通信系統、對地觀測系統等空間基礎設施的快速建設需求的增加，越來越多的衛星將采用一箭多星的發射方式，實現衛星快速發射與組網，同時能夠降低衛星發射成本。

與傳統的單星發射相比，采用多星發射后，衛星與多星分配器將形成組合體A，由于組合體A質量大、質心高，且衛星與多星分配器連接處傳力路徑存在不連續等特點，導致組合體A剛度參數極其復雜，尤其是組合體A二階彎曲模態明顯，若不準確控制衛星大型組件剛度，衛星與多星分配器組合后，將可能出現衛星大型組件與組合體A剛度耦合，導致衛星大型組件動力學環境惡化，對衛星大型組件產生極為不利的影響，甚至可能需要進行重新設計，若未識別到位直接發射，則可能導致衛星大型組件在發射過程中產生損傷或者損壞，影響組件在軌運行功能、性能。

目前，衛星大型組件剛度控制方法一般為：衛星剛度設計中獲取衛星各個軸向的剛度參數，基于該參數，提出衛星大型組件各個軸向剛度參數，一般要求衛星大型組件各個軸向的剛度不低于(f₀為對應軸向一階剛度參數)或具有10Hz的剛度隔離要求。

該方法主要基于單星發射方式提出，對于采用一箭多星發射方式的衛星，由于衛星與多星分配器組合后剛度參數復雜，若僅考慮與一階剛度參數隔離，衛星大型組件有可能在組合體A二階剛度或某階主要振型中產生剛度耦合現象，導致衛星大型組件在發射過程中動力響應較大；同時，采用傳統的剛度控制方法，以大于某個剛度指標作為設計要求，對于多星發射而言，將極大的增加衛星大型組件設計難度，并增加衛星大型組件的結果質量，不利于實現多星發射對結構質量的限制要求，因此，該方法已較難適應基于一箭多星發射的衛星大型組件的控制需求。

發明內容

有鑒于此，針對一箭多星發射的衛星大型組件剛度控制方法的不足，以及組合體A的復雜動力學特性，本發明提供了多星發射中基于半功率帶寬的衛星大型組件剛度控制方法，能夠實現大型組件與組合體A的剛度解耦，降低組件剛度設計難度，確保大型組件對發射環境的適應性。

本發明的技術方案為：多星發射中基于半功率帶寬的衛星大型組件剛度控制方法，包括以下步驟：

第一步：根據衛星各個軸向一階剛度指標要求，獲取衛星各個軸向一階剛度參數，并建立衛星的剛度分析模型；

第二步：結合第一步中建立的剛度分析模型，獲取組合體A的剛度參數及動力學響應參數；其中，衛星與多星分配器形成組合體A；

第三步：計算衛星各個軸向一階頻率和組合體A各軸向二階彎曲頻率的半功率帶寬；

第四步：根據第三步中的半功率帶寬，制定衛星大型組件剛度控制指標；

第五步：根據第四步制定的衛星大型組件剛度控制指標對衛星大型組件剛度進行設計；

第六步：根據第五步設計的衛星大型組件剛度，進行剛度指標復核計算，滿足設定要求則結束，否則返回第五步。