基于ADAMS的卫星太阳帆板动力学仿真(2)
时间:2018-08-29 11:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
在苏联、美国、法国、日本之后，我国成为世界上第五个可以自主研制并且发射卫星的国家。在第一颗人造卫星发射成功后，我国的航天技术是一直快速发展的。根据统计结果，在2012年一整年中，全世界发射的所有航天器中有超过1/5是我国制造的。这在一定程度上也说明了我国的航天器研制及发射技术日趋成熟。卫星发射也成为了我国非常有实力和竞争力产业。当然，在技术方面，我们和美国还是存在一定差距的。这也要求我们对航天器的研究要更加深入，不断创新。 卫星发射过程中的难题有很多。随着航天技术的飞速发展，早期的小型太阳帆板已经不能满足卫星的能量需求，多翼大型太阳帆板也就出现了。在火箭的发射阶段，太阳帆板必须呈收拢状态，折叠在运载工具内。在火箭的发射过程中，太阳帆板要经受住振动、冲击以及过载等复杂的力学环境考验。当卫星进入运行轨道后，太阳帆板就开始展开过程，在空间真空环境下实现可靠稳定的展开与锁定功能。在发射历史上，由于太阳帆板展开机构出现故障从而导致卫星不能正常工作的案例超过数十例。所以在航天卫星工程中，为了确保航天器运行姿态的稳定性以及高指向精度要求，必须要研究模拟这一大型柔性系统的动力学特征。太阳帆板展开机构的设计以及实验的意义十分重大，这就是太阳能帆板驱动机构产生的历史背景。 1.2 研究现状 1.3 研究的意义和目的 卫星太阳帆板的展开以及卫星在轨运行中太阳帆板的柔性变形运动都会影响卫星本体的运动，从而影响卫星的指向精度和激发起卫星本体上其它柔性附件的变形运动。本选题在航天工程中具有重要应用价值。基于虚拟样机技术建立复杂的刚柔耦合系统，这不仅大大的提高了实际工程的精确度，而且节省了很大成本，提高了研发和制造的速度。本毕业论文将以由卫星本体-太阳帆板-柔性附件组成的复杂航天系统为研究对象，对太阳帆板展开过程和在轨运行中的动力学问题进行研究，分析整体系统的动力学行为，这对航天事业的发展具有重要的理论意义和巨大的实用价值。 1.4 本论文内容安排 现代大型航天器一般都会安装向两侧展开的大型太阳能帆板，来为航天器提供工作能源。随着航天器的飞行距离的不断增加，运行时间越来越长，航天器对燃料的需求也越来越多。这也对太阳帆板提供能量的提出了更高的需求。太阳能帆板是典型的折叠式展开机构。本文在ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）软件基础上对太阳能帆板的展开过程进行动力学仿真，并且研究分析展开过程中的卫星帆板、星体及其他附件构成的航天器整体的力学特性。主要研究了整体的振动频率，分析整体的稳定性。 第一章介绍了航天器的发展历史、本课题的工程背景、卫星太阳电池阵展开机构的研究现状。 第二章主要阐述了本课题的研究过程。首先对卫星整体进行物理建模，添加板的材料参数，对刚性板进行离散化，建立刚体与柔性板的力学仿真模型，然后用ADAMS分析模块对中心刚体和柔性板组成的系统进行动力学仿真分析。 第三章对力学仿真结果进行研究分析。研究了系统的振动模态图以及应力分布图。 第四章为全文总结，概括本文的研究成果，指出研究过程中的不足之处，指明进一步研究的方向。 (责任编辑：qin) |