[發(fā)明專利]小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法

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• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112528544A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣國偉;曹昕;崔立紅;陳智超;劉佳偉;解放
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發(fā)明提供了一種小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法，包括：根據(jù)串聯(lián)懸臂梁理論和瑞利?里茲理論，建立基頻理論分析模型；獲得雙星初步剛度比例；假設(shè)上星為純剛體，根據(jù)雙星初步剛度比例，獲得下星一階基頻和上星一階基頻；結(jié)合星間剛度矩陣，獲得雙星一階基頻指標分配及串聯(lián)雙星的一階基頻。本發(fā)明有效的分解雙星組合體基頻要求至單星基頻要求，保證了單星設(shè)計邊界明確、整體設(shè)計資源分配合理、優(yōu)化設(shè)計方向準確及故障處理界面清晰等技術(shù)效果。在衛(wèi)星研制過程中，本發(fā)明通過頂層設(shè)計將指標有效分解以實現(xiàn)整星動力學特性的優(yōu)化和控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法。

背景技術(shù)

為降低發(fā)射成本，充分利用運載能力，以雙星串聯(lián)的形式發(fā)射兩顆中高軌的中大型平臺衛(wèi)星，是當前國際商用衛(wèi)星發(fā)射普遍采用的一種發(fā)射方式。運載對串聯(lián)雙星發(fā)射裝置的成功代表主要為阿里安的SPELDA(外支撐結(jié)構(gòu))和SYLDA(內(nèi)支撐結(jié)構(gòu))，以及我國CZ-3A系列的外支撐結(jié)構(gòu)發(fā)射北斗導航雙星。此外，考慮內(nèi)/外支撐結(jié)構(gòu)均消耗了有效運載能力，雙星自串聯(lián)的發(fā)射方案登上歷史舞臺，成為深空探測航天器發(fā)射的典型形式，以“波音702SP”為代表的全電推衛(wèi)星也采用了雙星自串聯(lián)發(fā)射方案。

自串聯(lián)雙星可以被作為一個整體面對運載在發(fā)射過程中的力學環(huán)境和要求，其中最基本和關(guān)鍵的要求為雙星橫向/縱向的一階基頻要求。而雙星自串聯(lián)狀態(tài)較單星發(fā)射狀態(tài)在研制過程中存在較多難點，主要體現(xiàn)在如何有效的分解雙星組合體基頻要求至單星基頻要求，以保證單星設(shè)計邊界明確、整體設(shè)計資源分配合理、優(yōu)化設(shè)計方向準確及故障處理界面清晰等。在衛(wèi)星研制過程中，如何通過頂層設(shè)計將指標有效分解以實現(xiàn)整星動力學特性的優(yōu)化和控制，一直是亟待攻克的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法，以解決現(xiàn)有的無法有效分解雙星組合體基頻要求至單星基頻要求的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法，包括：

根據(jù)串聯(lián)懸臂梁理論和瑞利-里茲理論，建立基頻理論分析模型；

獲得雙星初步剛度比例；

假設(shè)上星為純剛體，根據(jù)雙星初步剛度比例，獲得下星一階基頻和上星一階基頻；

結(jié)合星間剛度矩陣，獲得雙星一階基頻指標分配及串聯(lián)雙星的一階基頻。

可選的，在所述的小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法中，還包括：

進行第一步，所述第一步包括在運載對基頻、質(zhì)量和尺寸包絡(luò)的約束下，利用串聯(lián)懸臂梁理論和瑞利-里茲理論，建立基頻理論分析模型。

可選的，在所述的小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法中，還包括：

進行第二步，所述第二步包括調(diào)整雙星的質(zhì)量比例和雙星的尺寸比例，確定所述雙星初步剛度比例。

可選的，在所述的小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法中，還包括：

進行第三步，所述第三步包括考慮上星質(zhì)量特性且不考慮上星剛度的情況下，計算獲得下星一階基頻需求，并根據(jù)所述雙星初步剛度比例預估上星一階基頻需求。

可選的，在所述的小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法中，還包括：

進行第四步，所述第四步包括建立星間點式連接有限元模型，計算獲得星間點式連接有限元模型的等效剛度矩陣，將等效剛度矩陣帶入雙星有限元模型得到自串聯(lián)一階基頻計算值。

可選的，在所述的小型高軌衛(wèi)星自串聯(lián)雙星基頻指標分解方法中，還包括：

比較自串聯(lián)一階基頻計算值與運載要求，如果不滿足運載要求，重復第二步至第四步，如果滿足運載要求則完成自串聯(lián)雙星基頻分解。