[發明專利]基于壓電復合材料的航天器抑振結構及方法

在審

• 申請號: 202111597006.8
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114524111A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 祁瑞;王亮;金家楣;王一平
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 劉輝

1.基于壓電復合材料的航天器抑振結構，航天器的殼體成圓筒狀，其特征在于，包含2n+4m個壓電振動單元，n、m均為大于等于1的自然數；

所述航天器的殼體在其一階彎振模態應變最大位置處周向均勻設有2n個安裝凹槽，在其兩個二階彎振模態應變最大位置處均周向均勻設有2m個安裝凹槽；

所述2n+4m個壓電振動單元一一對應設置在所述航天器殼體的2n+4m個安裝凹槽內，均包含固定蓋和壓電陶瓷片，其中，所述壓電陶瓷片為壓電材料PZT的片狀結構、沿其厚度方向極化，壓電陶瓷片的下端面通過固定在其對應安裝凹槽的底壁上、和航天器殼體電氣相連；所述固定蓋采用碳纖維復合材料制成，蓋在壓電陶瓷片上且在其對應安裝凹槽處和航天器殼體密閉固連；所述固定蓋和壓電陶瓷片、航天器殼體均電氣相連，使得壓電陶瓷片兩側通過固定蓋、航天器殼體形成串聯閉合回路；所述2n+4m個壓電振動單元中壓電陶瓷片的極化方向均朝外或均朝內。

2.根據權利要求1所述的基于壓電復合材料的航天器抑振結構，其特征在于，所述壓電振動單元中的壓電陶瓷片通過導電膠固定在其對應安裝凹槽的底壁上、和航天器殼體電氣相連。

3.根據權利要求1所述的基于壓電復合材料的航天器抑振結構，其特征在于，所述壓電振動單元中固定蓋的纖維方向為單向的、平行于航天器的軸線。

4.基于權利要求1所述的基于壓電復合材料的航天器抑振結構的抑振方法，其特征在于，包含以下步驟：

航天器殼體處于穩定狀態時，各個壓電振動單元中壓電陶瓷片的上下表面均呈電中性；

當航天器殼體被激發產生一階彎曲振動、二階彎曲振動、三階彎曲振動時，航天器殼體產生形變，受到壓應力的壓電振動單元的壓電陶瓷片沿著極化方向伸長，發生正壓電效應而產生感應電場，感應電場方向沿厚度方向與極化方向相反；受到拉應力的壓電振動單元的壓電陶瓷片沿著極化方向縮短，發生正壓電效應而產生感應電場，感應電場方向沿厚度方向與極化方向相同；產生感應電場的壓電陶瓷片均通過航天器殼體的自身電阻使得其產生的正負電荷進行中和耗散后以熱能的形式散出，減小航天器殼體的振動幅度。