微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法及系统，包括：模拟单机壳体包络设计；模拟单机质量调整块设计与位置调整；对比模拟单机与真实单机转动惯量，根据差值正负进行状态分类；当剩余可调配质量分布结构相近于质心位置，判断模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比是否满足预设值；当不满足时，则调整质量调整块；当剩余可调配质量分布结构相近于包络壳体，则更换壳体结构材料，并重新计算可调整质量,判断质量、质心以及转动惯量差值比是否满足预设值；当不满足时，则调整质量调整块；考虑模拟单机的加工工艺性、结构性；使设计的模拟单机可适用于微小卫星结构实验星质量特性及力学振动试验。微小卫星结构实验星质量特性及力学振动试验。微小卫星结构实验星质量特性及力学振动试验。

【技术实现步骤摘要】
微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法及系统


[0001]本专利技术涉及微小卫星结构试验星
，具体地，涉及微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法及系统，更为具体地，涉及质量、质心、转动惯量一体化设计的模拟方法。

技术介绍

[0002]随着国家航天事业的发展，微小卫星的需求越来越广。特别在未来天基互联网，物联网等领域需求更加广泛。而随着商业航天的发展，卫星的制造和试验，成本要求低廉和研制周期的缩减，采用单机质量模拟件参与试验的需求更加迫切。
[0003]过去一般只要求单机质量和质心的模拟，或用等质量简单几何模拟块代用，但为追求试验真实性，此类单机模拟方法在试验鉴定中，由于对惯量的模拟不足，存在以下问题：
[0004](1)导致微小卫星在测试质量特性实验时，测得的整星质心、惯量特征不精准。
[0005](2)振动试验时，面对力学考核输出的振动响应不准确。
[0006]此类问题将影响对整星结构的设计指标考核，及后续对结构星的优化判断。因此有必要提出一种针对微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟的方法。
[0007]专利文献CN109556787A(申请号：201811359199.1)公开了一种转动惯量校准装置及方法，包括转动惯量标准件定位盘，转动惯量标准件定位盘中心为回转中心定位孔，转动惯量标准件定位盘绕穿过回转中心定位孔的旋转轴水平转动，在转动惯量标准件定位盘的左右两端分别放置转动惯量标准件，且在转动惯量标准件定位盘上有用于定位转动惯量标准件的标准件定位孔。专利文献CN108414149B(申请号：201810174940.0)公开了一种转动惯量调节装置，包括：连接件，所述连接件的固定端与旋转机构的旋转件同轴连接，所述连接件的自由端连接有第一模块组件和/或第二模块组件，所述第一模块组件用于对旋转机构加载多种转动惯量，所述第二模块组件用于对旋转机构模拟不同的偏心边界条件。现有技术其对惯量调节的思想方法，为调整固定质量的组件旋转半径达到模拟不同惯量值的效果。其二者应用方向为装置检测及校准。并不适用于微小卫星结构试验星模拟单机质量特性模拟，及模拟件产品结构设计。因此，本专利技术提供了一种微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法，以解决微小卫星结构试验星单机模拟件产品兼取质量、质心及转动惯量的设计。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法及系统。
[0009]根据本专利技术提供的一种微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法，包括：
[0010]步骤S1：模拟单机壳体包络设计；
[0011]步骤S2：模拟单机质量调整块初步设计与位置调整；
[0012]步骤S3：对比模拟单机与真实单机转动惯量趋势，根据任意两项差值正负进行设计状态分类；当差值为正时，则剩余可调配质量分布结构相近于质心位置；当差值为负时，则剩余可调配质量分布结构相近于包络壳体；
[0013]步骤S4：当剩余可调配质量分布结构相近于质心位置时，则判断模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比是否均满足预设值；当不满足时，则调整质量调整块质量和质量调整块包络调整，重复触发步骤S4，直至模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比满足预设值；
[0014]步骤S5：当剩余可调配质量分布结构相近于包络壳体时，则重复触发步骤S1至步骤S2，得到调整后的模拟单机；
[0015]步骤S6：判断调整后的模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比是否均满足预设值；当不满足时，则调整质量调整块质量和质量调整块分布调整，重复触发步骤S6，直至模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比满足预设值；
[0016]步骤S7：设置模拟单机的加工工艺性以及结构力学性能，使得模拟单机适用于微小卫星结构实验星，完成质量特性及力学振动试验。
[0017]优选地，所述步骤S1采用：
[0018]步骤S1.1：根据需要模拟质量特性的单机，构建满足于卫星结构板单机安装尺寸要求的单机安装底板及安装脚结构尺寸；
[0019]步骤S1.2：按照真实单机的包络尺寸，根据机加工要求，构建模拟单机包络壳体结构且将包络壳体结构厚度设为最小。
[0020]优选地，所述步骤S2采用：
[0021]步骤S2.1：根据模拟单机材料计算模拟单机包络壳体初步设计的质量m
模拟壳体
，且m
模拟壳体
小于m
真实单机
；
[0022]步骤S2.2：对比真实单机计算模拟单机在构建单机壳体包络后剩余的可调整质量Δm
可调1
；
[0023]步骤S2.3：基于模拟单机材料，根据质心定理及剩余的可调整质量Δm
可调1
，在模拟单机内部设计质量调整块结构及其位置，质量调整块质量m
调整块
，质心O1(X1,Y1,Z1)，惯量J1＝[Ixx
1 Iyy
1 Izz1]；
[0024]步骤S2.4：对比真实单机计算模拟单机在构建单机壳体包络、质量调整块及初步满足质心调整要求后，计算剩余的可调整质量Δm
可调2
；
[0025]步骤S2.5：在实际单机惯量J
R
＝[Ixx
R Iyy
R Izz
R
]条件要求下，使用剩余的可调整质量Δm
可调2
，根据质心定理和惯量定理，继续增加质量至质量调整块上，并对调整块的结构进行设计分布，得到模拟单机质心O2(X2,Y2,Z2)，惯量J2＝[Ixx
2 Iyy
2 Izz2]。
[0026]优选地，所述步骤S2.3采用：设计模拟单机内部质量调整块结构使得模拟单机质心O1(X1,Y1,Z1)与实际真实单机质心O
R
(X
R
,Y
R
,Z
R
)距离比差值控制在预设范围内，并控制使用可调整质量Δm
可调1
最小为优，m
调整块
<Δm
可调1
。
[0027]优选地，所述步骤S2.5采用：当Δm
可调2
＝0时，O2(X2,Y2,Z2)与O
R
(X
R
,Y
R
,Z
R
)的距离比差值控制在预设范围内。
[0028]根据本专利技术提供的一种微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟系统，包
括：
[0029]模块M1：模拟单机壳体包络设计；
[0030]模块M2：模拟单机质量调整块初步设计与位置调整；
[0031]模块M3：对比模拟单机与真实单机转动惯量趋势，根据任意两项差值正负进行设计状态分类；当差值为正时，则剩余可调配质量分布结构相近于质心位置；当差值为负时，则剩余可调配质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法，其特征在于，包括：步骤S1：模拟单机壳体包络设计；步骤S2：模拟单机质量调整块初步设计与位置调整；步骤S3：对比模拟单机与真实单机转动惯量趋势，根据任意两项差值正负进行设计状态分类；当差值为正时，则剩余可调配质量分布结构相近于质心位置；当差值为负时，则剩余可调配质量分布结构相近于包络壳体；步骤S4：当剩余可调配质量分布结构相近于质心位置时，则判断模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比是否均满足预设值；当不满足时，则调整质量调整块质量和质量调整块包络调整，重复触发步骤S4，直至模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比满足预设值；步骤S5：当剩余可调配质量分布结构相近于包络壳体时，则重复触发步骤S1至步骤S2，得到调整后的模拟单机；步骤S6：判断调整后的模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比是否均满足预设值；当不满足时，则调整质量调整块质量和质量调整块分布调整，重复触发步骤S6，直至模拟单机与真实单机的质量、质心以及转动惯量差值比满足预设值；步骤S7：设置模拟单机的加工工艺性以及结构力学性能，使得模拟单机适用于微小卫星结构实验星，完成质量特性及力学振动试验。2.根据权利要求1所述的微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法，其特征在于，所述步骤S1采用：步骤S1.1：根据需要模拟质量特性的单机，构建满足于卫星结构板单机安装尺寸要求的单机安装底板及安装脚结构尺寸；步骤S1.2：按照真实单机的包络尺寸，根据机加工要求，构建模拟单机包络壳体结构且将包络壳体结构厚度设为最小。3.根据权利要求1所述的微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法，其特征在于，所述步骤S2采用：步骤S2.1：根据模拟单机材料计算模拟单机包络壳体初步设计的质量m
模拟壳体
，且m
模拟壳体
小于m
真实单机
；步骤S2.2：对比真实单机计算模拟单机在构建单机壳体包络后剩余的可调整质量Δm
可调1
；步骤S2.3：基于模拟单机材料，根据质心定理及剩余的可调整质量Δm
可调1
，在模拟单机内部设计质量调整块结构及其位置，质量调整块质量m
调整块
，质心O1(X1,Y1,Z1)，惯量J1＝[Ixx
1 Iyy
1 Izz1]；步骤S2.4：对比真实单机计算模拟单机在构建单机壳体包络、质量调整块及初步满足质心调整要求后，计算剩余的可调整质量Δm
可调2
；步骤S2.5：在实际单机惯量J
R
＝[Ixx
R Iyy
R Izz
R
]条件要求下，使用剩余的可调整质量Δm
可调2
，根据质心定理和惯量定理，继续增加质量至质量调整块上，并对调整块的结构进行设计分布，得到模拟单机质心O2(X2,Y2,Z2)，惯量J2＝[Ixx
2 Iyy
2 Izz2]。4.根据权利要求3所述的微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法，其特征在于，所述步骤S2.3采用：设计模拟单机内部质量调整块结构使得模拟单机质心O1(X1,Y1,
Z1)与实际真实单机质心O
R
(X
R
,Y
R
,Z
R
)距离比差值控制在预设范围内，并控制使用可调整质量Δm
可调1
最小为优，m
调整块
<Δm
可调1
。5.根据权利要求3所述的微小卫星结构试验星单机模拟件质量特性模拟方法，其特征在于，所述步骤S2.5采用：当Δm
可调2
＝0时，O2(X2,Y2,Z2)与O
R
(X
R
,Y
R
,Z
R
)的距离比差值控制在预设范围内。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娇，顾思远，李瑶瑶，顾昊，陈立，夏振涛，陈攀宇，
申请(专利权)人：上海卫星装备研究所，
类型：发明
国别省市：