卫星分级振动试验方法
【专利摘要】本发明提供了一种卫星分级振动试验方法，在振动台推力不足以完成大型卫星整体的大量级振动试验时，利用该方法，针对构成卫星的各个舱段分别进行振动试验，各个测试点可以获得整星振动试验时的近似等效响应，同时也保证分级振动试验时测试点的响应与整星振动试验时测试点的响应误差最小，从而实现对卫星结构力学性能的有效考核。
【专利说明】卫星分级振动试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种卫星分级振动试验，主要应用于当振动台推力不能满足大型卫星 (整星质量大于5吨）大量级振动试验要求时，对构成整星的各舱段进行分级振动试验以考 核卫星的结构力学性能，尤其适合大吨位平台卫星。
【背景技术】
[0002] 为了满足多任务需求，我国卫星体积和吨位在不断增大，卫星质量的增大甚至已 经超出了现有振动台的推力范围，难以通过整星大量级振动试验实现对卫星结构力学性能 的有效考核。在欧美等发达国家，采用多振动台并行激励可以较好地解决该问题，如ESTEC 使用8个液压台组成的垂直向2520kN、二个水平向各1260kN推力的HYDRA系统，4X160kN 与2X200kN的电动振动台系统，美国NASA Glenn研究中心的18台液压作动并推系统。然 而，其中涉及的多振动台的同步振动控制等关键技术对我国尚属禁运技术，国内在此方面 也没有突破性进展。为了实现大型复杂卫星力学可靠性验证试验，很有必要进行分级振动 试验方法的研究。分级振动试验，即对组成卫星的每一个舱段制定合理的试验条件，并对试 验结果的有效性进行充分论证，以证实分级振动试验的有效性。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中的缺陷，为了克服振动台推力不足以完成大型卫星大量级振动试 验的缺点，本发明提供一种卫星分级振动试验方法，该分级振动试验方法是通过对组成卫 星的每一个舱段制定合理的试验条件，使得在该试验条件下进行的分级振动试验近似等效 于整星振动试验的效果，从而达到对卫星整星的结构力学性能有效考核。卫星分级振动试 验方法的技术核心是预示处保证分级振动响应与整星振动响应近似等效的输入条件。
[0004] 根据本发明提供的一种卫星分级振动试验方法，针对构成卫星的各个舱段分别进 行振动试验以代替整星振动试验，克服振动台推力的不足。
[0005] 优选地，包括如下步骤
[0006] 通过分别对卫星整星和构成整星的各个舱段进行第一量级正弦扫频振动试验，获 得整星和舱段的频响特性曲线；
[0007] 利用整星第二量级正弦扫频振动试验的输入条件和试验获得的整星频响特性预 测整星第二量级正弦扫频振动的响应特性，以整星和舱段振动响应等效为目标，预示卫星 分级振动的输入条件；
[0008] 利用预示的卫星分级振动输入条件，实施针对构成整星各舱段的振动试验；
[0009] 其中，第一量级小于第二量级。
[0010] 优选地，第一量级正弦扫频振动试验是指小量级正弦扫频振动试验，所述小量级 正弦扫频振动试验是指在进行第二量级（大量级）正弦扫频振动试验之前进行的输入较小 量级振动试验，第二量级正弦扫频振动试验是指按照鉴定或验收振动试验条件进行的振动 试验,输入量级一般较大,振动台推力需求也大大增加。
[0011] 优选地，小量级采用〇? lg，g为重力加速度。
[0012] 优选地，包括如下步骤：
[0013] 对整星进行第一量级的预振试验，获得卫星上各个测试点在整星振动试验时的频 响特性曲线，并将每一个测试点的频响特性记录为H izx(CO);
[0014] 将卫星拆分成各个独立的组成舱段，对各个独立的舱段进行第一量级的预振试 验，获得卫星上各个测试点在舱段单独振动试验时的频响特性曲线，并将每一个测试点的 频响特性记录为H iwl(CO);
[0015] 对构成卫星的每一个舱段预示分级振动试验振动台输入加速度谱：
[0016]
【权利要求】
1. 一种卫星分级振动试验方法，其特征在于，针对构成卫星的各个舱段分别进行振动 试验以代替整星振动试验，克服振动台推力的不足。
2. 根据权利要求1所述的卫星分级振动试验方法，其特征在于，包括如下步骤 通过分别对卫星整星和构成整星的各个舱段进行第一量级正弦扫频振动试验，获得整 星和舱段的频响特性曲线； 利用整星第二量级正弦扫频振动试验的输入条件和试验获得的整星频响特性预测整 星第二量级正弦扫频振动的响应特性，以整星和舱段振动响应等效为目标，预示卫星分级 振动的输入条件； 利用预示的卫星分级振动输入条件，实施针对构成整星各舱段的振动试验； 其中，第一量级小于第二量级。
3. 根据权利要求2所述的卫星分级振动试验方法，其特征在于，第一量级正弦扫频振 动试验是指小量级正弦扫频振动试验，所述小量级正弦扫频振动试验是指在进行第二量级 正弦扫频振动试验之前进行的输入较小量级振动试验，第二量级正弦扫频振动试验是指按 照鉴定或验收振动试验条件进行的振动试验。
4. 根据权利要求3所述的卫星分级振动试验方法，其特征在于，小量级采用0. lg，g为 重力加速度。
5. 根据权利要求1所述的卫星分级振动试验方法，其特征在于，包括如下步骤： 对整星进行第一量级的预振试验，获得卫星上各个测试点在整星振动试验时的频响特 性曲线，并将每一个测试点的频响特性记录为Η?ζχ(ω); 将卫星拆分成各个独立的组成舱段，对各个独立的舱段进行第一量级的预振试验，获 得卫星上各个测试点在舱段单独振动试验时的频响特性曲线，并将每一个测试点的频响特 性记录为Hiwl (ω); 对构成卫星的每一个舱段预示分级振动试验振动台输入加速度谱：
式中：ω为离散的频率点，aed(c〇)为卫星分级振动试验时构成卫星各舱段的输入加速 度谱，azx(co)为整星第二量级振动试验时振动台需要输入的加速度谱，Hic;d(?)为舱段上 第i个测试点在舱段预振试验时的频响函数，Η ?ζχ(ω)为舱段上第i个测试点在整星预振 试验时的频响函数，上横线-表示求共轭，I I表示取模，m为测试点总数； 按照上述公式1计算的分级振动输入条件进行试验，测试舱段各个测试点的响应，同 时分析分级振动响应与整星振动响应的偏差biaSi (ω)，偏差biaSi (ω)为：
其中，其中，第一量级小于第二量级。
6. 根据权利要求5所述的卫星分级振动试验方法，其特征在于，第一量级的预振试验 是指小量级正弦扫频振动试验，所述小量级正弦扫频振动试验是指在进行第二量级正弦扫 频振动试验之前进行的输入较小量级振动试验，第二量级振动试验是指按照鉴定或验收振 动试验条件进行的振动试验。
7. 根据权利要求6所述的卫星分级振动试验方法，其特征在于，小量级采用0. lg，g为 重力加速度。
【文档编号】G01M7/02GK104374536SQ201410606044
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】江浩, 张利, 程世祥, 李霖圣, 李太平 申请人:上海卫星装备研究所