《高靈敏多層式殼體振動陀螺的設計理論與關鍵技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由席翔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高靈敏多層式殼體振動陀螺的設計理論與關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：席翔
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高靈敏的諧振結構是保證軸對稱型振動陀螺性能優良的基礎。目前主流的諧振結構形式以基於微製造工藝的2維諧振環/盤為代表，但其機械靈敏度的提升受幾何尺寸限制。3維的殼體結構具有較大的敏感振動質量與振幅，信噪比高，性能潛力好。但以半球諧振陀螺為代表的殼體振動陀螺工藝複雜、價格昂貴；單層式的圓柱殼體陀螺製造簡單，但機械品質因數又較低，不能滿足高性能需求。項目以裝備高精度姿態控制、尋北導航等對高性能陀螺的需求為背景，提出一種新的3維多層式殼體結構，能增大敏感振動質量，降低結構內耗，放大諧振結構振幅，將實現良好的機械靈敏度。擬重點圍繞多層式殼體振動陀螺的動力學建模、製造過程中的非理想變形產生機理及分布規律、質量/剛度擾動與阻尼控制對結構振動的影響規律等科學問題展開研究。重點解決多層式諧振結構的參數設計、結構最佳化、精密加工、非理想結構修調等基礎問題，為我國高靈敏振動陀螺的研製提供基礎理論和關鍵技術支撐。
結題摘要
項目背景：針對精確姿態控制、尋北導航等領域對高靈敏振動陀螺的需求，圍繞多層式殼體振動陀螺在設計與製造過程中的科學問題展開具體研究。重點突破了多層式諧振結構的最佳化設計、精密加工與修調等關鍵技術，為我國高靈敏振動陀螺的研製提供技術支撐。 主要研究內容：項目重點研究了多層式諧振結構的幾何參數設計與動力學問題，建立了關於固有頻率和品質因數的理論模型，掌握了高靈敏諧振結構的演化規律與最佳化方法。利用精密車削和電火花加工相結合的製造方式，製造出了高靈敏度的諧振結構。研究了基於質量、剛度擾動和阻尼控制的修調方法，改善了非理想諧振結構的振動特性。最後研製了配套的測控電路、完成了諧振結構封裝與系統集成，並對陀螺性能進行了測試。 重要結果：多層式諧振結構圓度優於5微米，初始頻率裂解優於3Hz；原理樣機標度因數180mv/度/秒，零偏穩定性達到2度/秒。 關鍵數據：項目完成預期目標，共發表論文8篇，其中被本領域高水平SCI期刊檢索5篇；參加國際學術會議3次，並做大會報告2次。邀請本領域內專家來校開展國際交流與講學共2人次。申請國家發明專利2項。培養了殼體振動陀螺領域的研究生3名。項目組已與陝西中航華燕儀器儀表公司簽訂成果轉化契約，面向空天裝備姿態測控需求，進行高性能殼體振動陀螺小批量試生產，目前進展順利。 科學意義：高靈敏多層式殼體振動陀螺的研究具有重要的理論和工程意義。項目通過掌握多層式諧振結構的動力學建模方法，實現了高靈敏度設計。通過掌握製造過程中的非理想形變產生機理與分布規律，解決了製造誤差抑制問題。通過掌握質量、剛度擾動與阻尼控制對多層式諧振結構振動特性的影響機理，解決了非理想諧振結構的模態失穩問題。研究成果在軍用和民用設備中的套用前景都十分廣闊，對提升我國在慣性導航領域的關鍵技術水平有重要意義。
