《包帶局部連線特性及星-箭-包帶耦合系統動力學特性研究》是依託清華大學，由秦朝燁擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：包帶局部連線特性及星-箭-包帶耦合系統動力學特性研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：秦朝燁
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
包帶連線結構是目前航天領域套用最廣泛的星箭連線結構形式，其連線性能直接關係到火箭的運載能力，影響星箭系統在飛行過程中的動力學特性，甚至關係到發射任務的成敗。本項目旨在掌握包帶連線結構的非線性連線特性及其在發射過程中對星箭系統動力學特性的影響。以大型太空飛行器和長征系列運載火箭為研究對象，合理表征包帶連線結構各組件間接觸、摩擦非線性力學行為，建立包帶連線結構局部力學模型，確定不同形式載荷作用下連線結構特徵參數、包帶預緊力與包帶非線性連線特性之間的關係；將包帶連線結構力學模型引入星箭對接面，構建星-箭-包帶耦合系統動力學模型，考慮發射過程中推進劑消耗和級間分離，研究時變星-箭-包帶耦合系統動力特性，掌握包帶連線結構對全箭動特性的影響規律。本項研究可為包帶連線結構的設計和套用提供理論指導，有助於改善發射過程中衛星的載荷環境，提高發射可靠性和安全性，具有重要的理論和實際意義。
結題摘要
在航天領域，包帶連線結構廣泛用於星箭連線。衛星發射過程中，包帶連線特性直接影響星箭系統的動力學行為，關係到發射任務的成敗。本項目採用理論分析和數值仿真相結合的方法，依次從包帶組件間接觸摩擦力學行為、包帶局部連線剛度和阻尼特性、包帶連線結構非線性動力學特性以及星-箭-包帶耦合系統動力學特性等不同層面開展了研究，系統、深入的探討了包帶連線結構的非線性連線特性及其在發射過程中對星箭系統動力學特性的影響。通過研究，本項目建立了包帶非線性連線剛度和摩擦阻尼的解析模型，構建了包帶等效連線單元，引入星箭系統動力學模型，實現了星-箭-包帶非線性耦合動力學模擬；在理論研究的同時，開展了包帶縮比試驗件的準靜態和振動試驗，對比研究了包帶連線非線性對系統力學特性的影響，為包帶連線結構的分析和套用提供了試驗數據支撐。在完成項目研究內容的基礎上，將上述研究工作加以套用和推廣。首先，將包帶連線結構的建模和分析方法套用於壓環連線特性分析，協助航天五院探討了整星地面振動試驗中壓環替代包帶連線的等效準則；此外，將包帶連線結構有限元模型用於星箭解鎖分離分析，實現星箭接頭的柔性模擬，從而提高了分離仿真計算精度；最後，本項目將包帶連線特性和星箭包帶耦合系統動力學模擬的思路和方法推廣套用於螺栓-法蘭連線剛度分析，研究了螺栓連線對盤鼓式轉子動力學特性的影響。本項目研究為包帶連線結構的設計和套用提供理論指導，有助於改善發射過程中衛星的力學環境，提高發射可靠性和安全性；同時，項目關於包帶局部連線特性及其對系統動力學特性的分析方法可以推廣至其他相似連線結構，有一定的普適性。項目研究成果具有重要的理論價值和實際套用意義。
