摘要：飞行器在设计过程中为了避免颤振发生,会对舵面及其局部连接结构进行反复的迭代设计,直至满足规定的裕度要求。为了提高飞行器颤振优化过程中结构模态分析的效率,本文利用结构动力学原问题的力学特征,选择一组合适的减缩基向量,基于Guyan缩聚与超单元的模态综合法将大型结构的动力学问题进行物理降阶,将设计结构中不变方案的部分进行缩聚,变成外部超单元,提高结构方案迭代的效率,最终通过结构优化,实现了防止颤振的目标。

摘要：飞行器的飞行状态会受到诸多不确定因素的影响。例如飞行时的外部环境参数,制造时的容许公差和加工误差等不确定性变量会使飞行中的姿态控制产生偏差,导致飞行任务失败,甚至引发灾难性的后果。为此,本文提出了一种基于最优混沌多项式展开的不确定性传播分析方法,有效突破了高维不确定性传播分析面临的变量分布任意以及大规模计算等瓶颈问题。本文提出的传播分析方法,统一度量了高维设计变量中的不确定性,量化分析复杂不确定性对马赫数、动压、轴向过载系数及合成攻角等飞行姿态参数的影响,进而为飞行姿控及后续结构优化设计提供有效依据。

摘要：目的在运载火箭设计过程中,获得精确的全箭模态数据,为火箭总体设计提供关键输入参数。方法针对全箭动特性数据的高效高精度获取问题,提出并实践基于三维动力学模型和试验数据重用相结合的模态参数获取方法,包括高精度全箭三维动力学模型建模技术、数据重用技术、多状态模型修正技术、模型综合技术。结果解决了界面连接刚度未知条件下的全箭模态精确预示难题。在设计阶段给出了高精度的动特性数据,分析结果与靶场试验结果比对,一阶弯曲频率误差在2%以内,斜率误差在4%以内,分析结果通过了靶场竖立模态试验验证,最后进一步通过型号首飞成功验证。结论靶场竖立模态试验验证和型号首飞成功验证说明提出的获取全箭动特性参数方法高效可靠。

摘要：为获取运载火箭结构在飞行过程中准确的截面动态载荷,基于应变测量原理设计了一套飞行载荷测量系统,通过多向载荷标定试验获得结构的灵敏度矩阵,采用非线性载荷模型将飞行过程测量的应变响应转换为截面的动态飞行载荷。在某型号中首次开展了运载火箭飞行载荷测量工作,获得了二级箱间段和有效载荷支架在整个飞行过程中的轴向力、弯矩载荷,并与飞行时序、地面模态试验结果进行了详细对比,结果表明:2个部段的飞行载荷数据质量良好,飞行载荷有变化的时段均与飞行时序对应,并与过载的遥测结果趋势一致,同时也发现了多项飞行动态载荷的特点,为载荷设计提供了数据支撑,有助于后续型号的优化与改进设计。

摘要：针对液体燃料对火箭结构的模态影响,提出采用虚拟质量法进行模态分析。首先建立了一个贮箱模型,分析了液体对结构模态的影响;然后利用该方法对一个带有液体推进剂的助推器进行了模态分析,并与集中质量法计算结果进行了比较。计算结果显示,采用虚拟质量法计算时由于液体的存在结构的频率会降低,而且虚拟质量法和集中质量法在模拟液体推进剂对结构横向一阶频率的影响时有较好的一致性,结果证明虚拟质量法作为一种模态分析方法可以为设计人员提供参考。

摘要：梳理总结了航天结构、轨道车辆和汽车等不同领域的频率设计、频率管理和模态匹配等方法,给出了频率管理的流程、准则和原则。基于频率管理的思路和原则,采用虚实结合的方法,对某火箭发动机蓄压器系统进行了结构动力学优化设计和验证。根据局部结构频率隔离准则,将蓄压器导管主要频率从1826 Hz降低到1520 Hz,与激励源频率完全隔离。最终经过仿真计算分析和试验验证,满足实际使用环境的考核要求。采用频率管理的思路和方法能够切实提高装备的振动环境适应性水平。

摘要：某外挂设备提出了挂飞振动试验需求,由于产品具有较大尺寸与重量,实施难度大,而且该产品挂机耦合效应大,有必要在地面试验中进行模拟。本文通过设计专用结构支撑件来模拟挂飞边界,基于传递特性预估试验推力,并通过预试验制定合理控制方案,最后通过多点多轴激励进行试验考核,取得了很好的效果,该方法对挂飞设备试验应用具有较好的借鉴作用。

摘要：为了获取舱段载荷和应变之间的关系,进而获得运载火箭在飞行过程中的截面动态载荷,基于应变测量原理设计了一种基于振动载荷的灵敏度标定方法。给出了载荷测量的原理,推导了动态轴向力的频响特性,建立了载荷计算模型,给出了振动标定试验和验证试验的设计方法。设计了一个典型的光筒薄壁舱段,开展了振动载荷灵敏度标定试验,获得了舱段的轴向力、弯矩载荷灵敏度系数。随后开展了验证试验,结果表明,计算与实测载荷之间的均方根误差不超过5%,该方法具有可行性和较高的测量精度,可为后续的运载火箭飞行载荷测量提供一种新的方案。

摘要：对于带有飞行控制系统的飞行器,当其控制系统与结构弹性变形发生耦合时,会引起伺服弹性问题,直接影响飞行安全与品质。近年来,带有翼舵的飞行器凸显了结构柔性,激光和光纤类传感器提高了控制带宽,使得伺服弹性问题日益突出,给飞行器控制系统设计工作带来了挑战。鉴于此,采用分层求解,逐级验证的思路,建立了以内力法驱动的伺服弹性分析模型,并通过了地面伺服弹性试验结果的验证。相比ZAERO伺服弹性频域分析方法,该方法具有相同的精度,并可将伺服弹性计算效率提高75%。

摘要：振型斜率火箭是姿控系统设计的重要参数,对飞行任务的可靠性与安全性有着至关重要的作用。依据全箭动特性的测量原理及参数定义,结合三维有限元建模方法和模型修正技术,全面考虑了速率陀螺、惯组安装位置处的局部刚度对振型和振型斜率的影响,建立了基于局部细节精细化建模的全箭模态振型斜率预示方法,并总结了3种不同的振型斜率提取方法,提高了振型斜率的预示精度。同时提供了三维模型振型一维化的方法,解决了使用三维有限元模型计算弹性运动方程式系数的难题。