太空飞行器颤振现象是一种比较複杂的气动弹性力学不稳定现象,是结构弹性力、自身惯性力和气动力共同作用下形成的系统自激振动。
太空飞行器颤振主要有两部分构成:热效应及谐波激励。太空飞行器颤振给太空飞行器的姿态回响和数据信号获取等带来不稳定因素,甚至导致太空飞行器失效。
基本介绍
- 中文名:太空飞行器颤振
- 外文名:Spacecraft flutter
- 组成:热效应及谐波激励
- 影响:导致太空飞行器失效等
- 领域:航空航天
- 现象:气动弹性力学不稳定现象
简介
太空飞行器颤振现象是一种比较複杂的气动弹性力学不稳定现象,是结构弹性力、自身惯性力和气动力共同作用下形成的系统自激振动。太空飞行器颤振主要有两部分构成:热效应及谐波激励。太空飞行器颤振给太空飞行器的姿态回响和数据信号获取等带来不稳定因素,甚至导致太空飞行器失效。
组成
太空飞行器颤振主要有两部分构成:热效应及谐波激励。
热效应
当太空飞行器从阴影区进入日照区时,太空飞行器受到的太阳辐射热流会骤然增加,很容易引起太空飞行器产生不必要的振动,即热振动效应。
谐波激励
在频率波动的谐波激励情况下,振动频率变化範围和速度都会对实时控制产生影响,其中频变速度影响更大些。且在一定範围内,可以在理论上实现控制,并取得明显的控制效果。当振动频率变化速度增大时,将越来越难以实现有效的控制。
影响
为了顺利完成任务,要求太空飞行器儘可能不受外界干扰而维持正常的工作状态,但特殊的空间热辐射环境很可能导致太空飞行器不能正常工作。多数太空飞行器在轨道飞行期间,会周期性进出日照区和阴影区,使太空飞行器经历冷热交变以及冲击热载荷作用,特别是当太空飞行器从阴影区进入日照区时,太空飞行器受到的太阳辐射热流会骤然增加,很容易引起太空飞行器产生不必要的振动,即热致振动,而给太空飞行器的姿态回响和数据信号获取等带来不稳定因素,甚至导致太空飞行器失效。
对卫星的影响
在姿态调整动量轮、调姿推力器以及外界扰动等因素下,地面目标在成像器件上位置发生了变化,这种变化在不同的成像方式下,对图像质量造成的影响不同。
在颤振影响下,在星载相机设定的曝光时间内,额外的颤振会导致地面目标在成像器件上位置发生了变化。此时,若採用面阵凝视成像,感测器像面的同一位置会接受物面不同点的亮度信息,导致图像解析度降低;若採用 TDI 相机,像在像面的运动速度会与 TDI 相机预先设定的电荷转移速度失配,像面出现倾斜错乱并模糊的现象。
对飞机的影响
当地面飞机受扰动,会产生结构振动,但由于系统阻尼作用,振动迅速衰减,结构恢复静止状态。同样,飞机飞行过程中,在複杂外力作用下,也会产生振动。如果飞行速度小于一定值,这种振动会在阻尼作用下衰减。如果飞行速度太大,这种振动会趋于发散。当这种振动幅值维持恆定时,飞行速度就是颤振速度,是稳态和非稳态的临界值。
太空飞行器颤振
