[发明专利]基于面质比的卫星随机振动与噪声试验剪裁方法

说明书

本发明公开了一种基于面质比的卫星随机振动与噪声试验剪裁方法，该方法用于对卫星地面验证试验中的随机振动试验和噪声试验进行剪裁。首先根据卫星随机振动试验条件，进行卫星动力学频响仿真分析，获取卫星关键位置频响最大值对应频率所对应的随机振动试验条件功率谱密度值，随后根据卫星声试验条件，进行航天声致振动响应仿真分析，获取卫星关键位置频响最大值对应频带所对应的声试验条件声压级，计算频率带宽，和声压频谱密度，后计算miles面积质量比值，最后，计算盈亏平衡系数及盈亏平衡点，根据平衡点对随机振动试验和噪声试验进行剪裁。本发明方法充分考虑了卫星每阶模态对振动的贡献量，针对不同类型卫星自身动力学特征，量化了剪裁阈值，具有适应性强的特点。

技术领域

本发明属于卫星力学环境试验技术领域，具体涉及卫星随机振动与噪声试验的剪裁方法。

背景技术

随机振动试验与噪声试验项目的裁剪是卫星力学环境试验的重要内容，相关裁剪原则在各国的标准中均有规定，然而对于选取原则各国标准并不一致。因此有必要对其进行深入研究，制定随机振动和噪声试验的裁剪准则。

目前，国内外相关试验标准只定性给出一般原则，未形成定量的分析选取方法。NASA-STD-7001标准中规定，一般对于重量小于450kg的紧凑星体，应该采用系统级的随机振动试验。对于部分虽然是小重量，但是通过分析或经验数据表明其工作载荷是由声环境造成的星体，应采用声学试验。对于大的面积质量比的部件，如太阳翼等，应该采用声学试验。SMC-S-016标准中规定，在飞行器质量小于180kg的情况下，振动试验可以代替声学试验来对飞行器的振动进行更有效的激发。两个给出的标准中，都只考虑了质量对随机振动试验/噪声试验的剪裁的影响。关于面积质量比对于试验剪裁的影响，只给出了粗略的定性分析，没有给出相关的定量分析。

ECSS-26A给出的标准为：对于质量对随机振动试验/噪声试验剪裁的影响，给出了下述标准：对绝大多数的情况下，对卫星进行噪声试验。只有对于微小卫星(150kg-200kg)，必须进行随机振动试验。

ISO19683给出了噪声试验和随机振动试验的剪裁原则如下：对于小型、紧凑的卫星，其界面振动比通过声场更加剧烈，需进行随机振动试验，而不是进行声学试验。给出了同样基于单自由度的系统、一阶共振频率来进行计算，给出了一种面积质量比剪裁定量公式，最终得出的结论是当面积质量比大于0.083m²/kg时，噪声试验比较有效，反之随机试验比较有效。

国内主要的卫星研制单位，GJB1027A是相关试验的重要参考依据。包括中国东方红卫星股份有限公司、中科院上海微小卫星研究院、长光卫星技术有限公司等。目前大多数小卫星进行随机振动试验验证，只有少部分开展了噪声试验验证，对于小卫星随机振动试验验证方式的剪裁还没有统一结论。与国外标准相比，GJB1027A中主要参考NASA-STD-7001，因此相关规定基本与NASA-STD-7001协调。因此，总体来说，我国目前缺少对于面积质量比等维度对于随机/噪声试验剪裁影响的精准力学模型，也缺少相关参数对于随机/噪声试验剪裁的具体剪裁指标。

发明内容

本发明的技术解决问题是：量化卫星随机振动试验和噪声试验剪裁依据，充分考虑了卫星每阶模态对振动的贡献量，具有适用性强的特点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

基于面质比的卫星随机振动与噪声试验剪裁方法，包括如下步骤：

(1)根据卫星随机振动试验条件，进行卫星动力学频响仿真分析，获取卫星关键位置频响最大值对应频率所对应的随机振动试验条件功率谱密度值PSD_fn；

(2)根据卫星声试验条件，进行航天声致振动响应仿真分析，获取卫星关键位置频响最大值对应频带所对应的声试验条件声压级spl；