专利名称：用于航天器的阻尼柔性连接方法
技术领域：
本发明涉及一种用于航天器的阻尼柔性连接方法。
背景技术：
现代航天器上越来越多地使用了对结构变形和/或高频振动敏感的仪器设
备(以下简称敏感仪器)，如空间相机，空间望远镜，SAR系统等，因此在设 计时一个重要任务就是避免结构的微小变形和抑制高频抖动。通过对航天器在
轨运行状态的动静力学分析，发现其扰动主要包含以下几个方面各部件之间
由于受太阳辐射不均匀而产生的温度梯度会使得航天器结构产生较大的热应 力，尤其是直接受太阳辐射的结构部分和相邻结构之间会存在非常大的热应
力；进出太阳阴影区和姿态调整所产生的热冲击载荷会诱发航天器结构的颤 振；航天器上驱动装置和姿态控制装置的工作会激起结构的高频抖动。这些扰 动将会在很大程度上影响一些敏感仪器的工作性能。
传统的航天器采用刚性连接方式(如图2所示)，刚性连接对热变形和振 动直接传递，并且不能提供很好的阻尼。在刚性连接的情况下，对热变形的抑 制主要依靠加强仪器设备的结构刚度，而对高频抖动的抑制则主要依赖于提高 姿态控制系统的性能。当仪器设备的体积较大时，提高结构刚度的质量代价将 会很大，有时可能是难以承受的。对于那些对高频抖动敏感的仪器设备，仅仅 依靠提高控制系统的性能不仅代价高昂，而且将因达到能力的极限而无法满足 技术发展的需求。
发明内容
本发明提出了一种用于航天器的阻尼柔性连接方法，目的在于改善航天器 在轨热变形和高频抖动对敏感仪器的工作性能和对航天器控制系统的稳定度 的影响。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是将航天器上具有较大内应力 (主要是热应力)和/或较大振动传递率的连接处使用阻尼柔性连接装置进行 连接。利用阻尼柔性连接装置的柔性释放航天器各部位之间的内应力，从而保证在轨运行时对结构变形和/或高频振动敏感的仪器设备(以下简称敏感仪器) 的工作性，；利用阻尼柔性连接装置的阻尼改善结构动力响应，特别是对影响 成像质量的高频抖动进行有效抑制，例如光学系统和SAR系统等。根据航天器 的结构特点，需要进行柔性连接设计的部位主要有敏感仪器与航天器主体结 构之间、静动力扰动源与航天器主体结构之间、以及航天器主体结构上的各个 构件之间。本发明具有以下有益效果本发明既可改善结构热变形，又可有效抑制结 构的高频振动。另外，本发明所述方法易于实现，不改变原有结构，不受航天 器形状和结构限制，适用范围广。其中，阻尼柔性连接装置可以采用金属橡胶 材料制成，金属橡胶材料具有优良的非线性刚度特性和较高的阻尼水平，耐高 低温、耐腐蚀、强度高、无放气、易于设计，是一种非常适用于空间应用的材 料。
图1是航天器阻尼柔性连接的设计流程图，图2是现有的航天器刚性连接 示意图，图3是敏感仪器2与航天器主体结构3柔性连接示意图，图4是静动 力扰动源4与航天器主体结构3柔性连接示意图，图5是航天器主体结构3 各个构件之间的柔性连接示意图，图6是敏感仪器2与航天器主体结构3柔性 连接以及航天器主体结构3各个构件之间的柔性连接示意图，图7是静动力扰 动源4与航天器主体结构3柔性连接以及航天器主体结构3各个构件之间的柔 性连接示意图，图8是敏感仪器2与航天器主体结构3柔性连接以及静动力扰 动源4与航天器主体结构3柔性连接示意图，图9是敏感仪器2与航天器主体 结构3柔性连接、静动力扰动源4与航天器主体结构3柔性连接以及航天器主 体结构3各个构件之间的柔性连接示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图3说明本实施方式，本实施方式所述用于航天器 的阻尼柔性连接方法是在对结构变形和/或高频振动敏感的仪器设备(以下简称敏感仪器2)与航天器主体结构3之间部分或全部使用阻尼柔性连接装置1 进行连接。阻尼柔性连接装置1吸收了敏感仪器2与邻近航天器主体结构3 之间的热应力，进而减小了由航天器主体结构3传递给敏感仪器2的热变形，并且阻尼柔性连接装置1相当于在敏感仪器2与航天器主体结构3之间添加了 阻尼减振器，起到减振和隔振的作用。
具体实施方式
二结合图4说明本实施方式，本实施方式所述用于航天器
的阻尼柔性连接方法是在静动力扰动源4与航天器主体结构3之间部分或全部 使用阻尼柔性连接装置1进行连接。阻尼柔性连接装置1隔断了静动力扰动源 4与航天器主体结构3之间的力传递路径，起到吸收热变形与隔振的作用，减 少由静动力扰动源4传递到航天器主体结构3上的扰动。
具体实施方式
三结合图5说明本实施方式，本实施方式所述用于航天器 的阻尼柔性连接方法是在航天器主体结构3上的各个构件之间部分使用阻尼 柔性连接装置1进行连接。本实施方式可以对航天器整体力学性能进行改善， 阻尼p性连接装置1减弱了在平衡状态下航天器主体结构3各部分之间的耦合 作用，切断了由于温度差异而引起的热应力的传递途径，从而改善了航天器结 构的整体热变形，并且提高了航天器的整体阻尼水平，从整体上起到振动抑制 的作用。
具体实施方式
四结合图6说明本实施方式，本实施方式所述用于航天器 的阻尼柔性连接方法是除在敏感仪器2与航天器主体结构3之间部分或全部使 用阻尼柔性连接装置1进行连接之外，还在航天器主体结构3上的各个构件之 间的部分使用阻尼柔性连接装置1进行连接。参见具体实施方式
一和具体实施 方式三，本实施方式所述方法可以同时提高敏感仪器2处的局部柔性和阻尼， 以及改善航天器结构整体的热变形和阻尼水平。
具体实施方式
五结合图7说明本实施方式，本实施方式所述用于航天器 的阻尼柔性连接方法是除在静动力扰动源4与航天器主体结构3之间部分或全 部使用阻尼柔性连接装置1进行连接之外，还在航天器主体结构3上的各个构 件之间的部分使用阻尼柔性连接装置1进行连接。参见具体实施方式
二和具体 实施方式三，本实施方式可以隔离来自动静力扰动源4的高频抖动，并同时改 善结构整体的热变形情况和阻尼水平。
具体实施方式
六结合图8说明本实施方式，本实施方式所述用于航天器 的阻尼柔性连接方法是在敏感仪器2与航天器主体结构3之间和静动力扰动源 4与航天器主体结构3之间部分或全部使用阻尼柔性连接装置1进行连接。参见具体实施方式
一和具体实施方式
二，本实施方式可以同时改善两个部位(即
敏感仪器2与航天器主体结构3的连接处、静动力扰动源4与航天器主体结构 3的连接处)的热变形或高频抖动现象。
具体实施方式
七结合图9说明本实施方式，本实施方式所述用于航天器 的阻尼柔性连接方法在敏感仪器2与航天器主体结构3之间以及静动力扰动源 4与航天器主体结构3之间部分或全部使用阻尼柔性连接装置1进行连接，除 此之外，航天器主体结构3上的各个构件之间的部分连接方式也使用阻尼柔性 连接装置l。参见具体实施方式
一具体实施方式
二和具体实施方式
三，本实 施方式可以最大限度地降低结构热变性对仪器设备的影响和提高结构的阻尼 水平，可以满足更高的需求。
具体实施方式
八本实施方式所述所述阻尼柔性连接装置1提供释放热变 形所需的弹性变形空间和振动抑制所需要的阻尼。
在实际的应用中，可按照如图l所示的技术流程进行设计，首先建立航天 器结构的模型，使用力学分析工具对其进行动静力学分析，并结合敏感仪器2 的性能指标要求确定具体的实施方法与阻尼柔性连接装置1的参数。可以选择 在关键部位做局部处理对其力学行为进行改善，或对航天器整体的力学性能进 行优化。需要注意的是，单独在一处进行柔性连接设计可能无法达到设计要求， 因此最常用的是进行组合设计，以期达到所要求的效果。
在阻尼柔性连接装置1的设计过程中，除了根据航天器的力学特性和敏感 仪器的性能指标确定刚度和阻尼参数之外，还需要对使用的材料进行选择，对 于航天结构，可以使用的材料需要满足质量轻、耐高低温强度高等要求。另外,
根据航天器的连接方式不同(一般来说，航天器各部件的连接方式主要有板
一板，板一梁，梁一梁等)，阻尼柔性连接装置1的形状和结构也需要有一些 变化，以适应这些不同的连接方式。
权利要求
1、一种用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于在航天器上具有较大内应力和/或较大振动传递率的连接处使用阻尼柔性连接装置(1)进行连接。
2、 根据权利要求1所述的用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于: 在敏感仪器(2)与航天器主体结构(3)之间部分或全部使用阻尼柔性连接装 置(1)进行连接。
3、 根据权利要求1所述的用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于: 在静动力扰动源(4)与航天器主体结构(3)之间部分或全部使用阻尼柔性连 接装置(1)进行连接。
4、 根据权利要求1所述的用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于: 在航天器主体结构(3)上的各个构件之间部分使用阻尼柔性连接装置(1)进行连接。
5、 根据权利要求1所述的用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于在敏感仪器(2)与航天器主体结构(3)之间部分或全部使用阻尼柔性连接装 置(1)进行连接，同时在航天器主体结构(3)上的各个构件之间部分使用阻尼柔性连接装置(1)进行连接。
6、 根据权利要求1所述的用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于:在静动力扰动源(4)与航天器主体结构(3)之间部分或全部使用阻尼柔性连 接装置(1)进行连接，同时在航天器主体结构(3)上的各个构件之间部分使 用阻尼柔性连接装置(1)进行连接。
7、 根据权利要求1所述的用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于在敏感仪器(2)与航天器主体结构(3)之间部分或全部使用阻尼柔性连接装 置(1)进行连接，同时在静动力扰动源(4)与航天器主体结构(3)之间部 分或全部使用阻尼柔性连接装置(1)进行连接。
8、 根据权利要求1所述的用于航天器的阻尼柔性连接方法，其特征在于 在敏感仪器(2)与航天器主体结构(3)之间部分或全部使用阻尼柔性连接装 置(1)进行连接，在静动力扰动源(4)与航天器主体结构(3)之间部分或 全部使用阻尼柔性连接装置(1)进行连接，同时在航天器主体结构(3)上的各个构件之间部分使用阻尼柔性连接装置(1)进行连接。
9、根据权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的用于航天器的阻尼柔 性连接方法，其特征在于所述阻尼柔性连接装置(1)提供释放热变形所需 的弹性变形空间和振动抑制所需要的阻尼。
全文摘要
用于航天器的阻尼柔性连接方法，它涉及一种用于航天器的阻尼柔性连接方法。本发明可改善航天器在轨热变形和高频抖动对敏感仪器的工作性能和对航天器控制系统的稳定度的影响。用于航天器的阻尼柔性连接方法是在航天器上具有较大内应力和/或较大振动传递率的连接处使用阻尼柔性连接装置(1)进行连接。本发明具有以下优点一方面，利用阻尼柔性连接装置(1)的柔性吸收结构热变形所产生的载荷，从而减小敏感仪器(2)安装结构的静变形；另一方面，利用阻尼柔性连接装置(1)的阻尼提高航天器结构整体或敏感仪器处局部的阻尼水平，起到抑制高频抖振的作用。
文档编号B64G1/00GK101327848SQ20081006477
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者刘明辉, 静 张, 鲁 梁, 白绍竣, 郑钢铁 申请人:郑钢铁;张 静;刘明辉;梁 鲁;白绍竣