飞轮扰动下大口径长焦距光学成像系统的视轴误差的分析与试验

发布时间：2021-08-09 10:07

　　为了分析飞轮产生的微振动对高分辨率卫星成像质量的影响,建立了某高分辨率卫星的结构动力学模型,测量飞轮在轨工作时产生的微振动,并基于整星层次计算卫星在飞轮扰动下视轴误差。计算结果表明该高分辨率卫星光学成像系统的视轴误差的关键模态为第8与9阶模态,主镜与次镜对视轴误差贡献最大,可以优化主镜与次镜相关结构参数提高光学卫星的成像质量。为验证整星结构设计与微振动分析优化的准确性与合理性,针对整星初样开展地面微振动试验,该卫星在轨姿控系统为偏置动量轮设计,通过星上Z/Y轴动量轮模拟在轨实际工作转速,分别在卫星悬吊状态以及固支状态下测量了卫星颤振情况。分析与试验结果表明:整星微振动时角位移的仿真计算结果与试验结果相比,其相对误差α为11.13%,绝对值为0.009 94″,小于0.01″,初步认为在轨遥感图像质量不会受微振动影响而退化,并为光学遥感卫星的微振动设计提供了参考。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

动量轮扰动机理

动量轮结构示意图如图2所示，以动量轮的几何中心为坐标系原点，三轴指向相对于动量轮初始位置保持不变。用动量轮质心偏离其几何中心的位置和距离表示静态不平衡U s=ms rs和动态不平衡U d=2md rd h的影响，轴承的柔性和阻尼的影响用一个线形弹簧和阻尼代表。其中各参数含义如图2所示，距离转轴为rd的两个点质量md，沿旋转轴方向距离为h，点质量ms与动量轮转轴处距离为rs。k和c分别为轴承支持刚度和阻尼。对于动量轮轴承的转动支撑，其刚度和阻尼为

以某大口径长焦距空间相机为例，如图3所示，首先通过UG对整星进行三维建模，利用Hypermesh的几何处理和网格划分功能对某卫星的整星结构建立有限元模型，并进行材料和单元属性的定义，通过MSC.Patran/Nastran对模型施加载荷以及建立边界条件(计算自由模态)，并对该卫星有限元模型进行计算分析。该空间相机有限元模型如图4所示，共计135 186个单元，192 191个节点。图4 整星有限元模型

【参考文献】：
期刊论文
[1]飞轮组件微振动对高分辨率光学卫星光轴的影响[J]. 李林,王栋,徐婧,谭陆洋,孔林,程龙,贾学志,杨洪波.  光学精密工程. 2016(10)
[2]飞轮隔振平台组合系统的动力学建模[J]. 黄庭轩,张尧,徐世杰.  北京航空航天大学学报. 2013(01)
[3]微振动对高分辨率空间相机成像影响的集成分析[J]. 张博文,王小勇,胡永力.  航天返回与遥感. 2012(02)



本文编号：3331869