机载图谱探测仪减振系统设计与分析

摘要

机载图谱探测仪以航空飞行器为载体，结合对象的图像和光谱信息进行高精度目标识别，是高分辨率对地观测系统中航空观测系统的关键设备。机载图谱探测仪在挂飞运行过程中会受到来自载体和环境的复杂振动激励，轻则影响目标成像清晰度，重则导致光学器件损坏。所以高性能减振系统是保障机载图谱探测仪稳定可靠运行的关键。 受机载图谱探测仪总体设计所限，减振系统的位置、重量、接口及减振性能都有严格限制。本文基于可调刚度弹簧阵列优化匹配减振刚度，提出自适应变阻尼结构抑制低频共振和降低高频振动传递率，从而解决宽频域、高衰减率减振的难题。 论文的主要研究工作和创新如下： 1、针对载机运十二飞机振动谱未知的问题，开展了载机的起降冲击和不同飞行工况下的振动谱测试与分析，确定了机载图谱探测仪的振动环境输入；进而结合机载图谱探测仪自身允许的振动水平，通过系统振动建模与分析，确定了减振系统的各方向的刚度和阻尼项设计参数，并提出了阵列式压缩弹簧和斜置阻尼器的紧凑型减振系统方案。 2、针对机载图谱探测仪减振系统的刚度调节需求，提出采用螺旋压盖型调节弹簧有效圈数的刚度调节方法；根据各向刚度参数需求，优化设计了螺旋弹簧的结构和阵列布置；研制了机载图谱探测仪的可调刚度机构并测试了其各向刚度，结果表明仿真与实测结果的误差最大为1.8%。 3、为同时满足低频区和中高频段高衰减率的需要，基于绝对阻尼原理，提出低频大阻尼、高频小阻尼的变阻尼抑振策略。设计了一种新型气液混合式变参数阻尼结构，通过阻尼特性建模与分析阐明了其与绝对阻尼的等效性；提出了一种基于时域非峰值法的阻尼辨识方法，提高了阻尼辨识的精度。进而开展了气液混合变参数阻尼器的阻尼特性测试，验证了阻尼随振动频率降低的变阻尼特性。 4、研制了机载图谱探测仪的减振系统，完成了减振性能的模拟台架测试。结果表明，垂向固有频率达4.7Hz，设计与实测结果误差为4.4%；在振源的主扰动频率30Hz处，振动传递率低至0.048，设计与实测结果误差为4.0%。在运十二飞机上开展了图谱探测仪的挂飞运行验证试验，全部通过实验验证。结果表明，设备垂向和水平向振动加速度均方根值分别小于0.078g和0.056g，低于5-500Hz频段设备正常工作上限值0.1g。 综上所述，本文设计研制了机载图谱探测仪的高性能减振系统，达到了预期设计目标，保证了机载图谱探测仪高性能可靠运行的振动环境要求。

目录

第一个书签之前

摘 要

Abstract

1绪论

1.1项目来源

1.2研究目的和意义

1.3机载光学设备减振系统研究现状

1.4本文主要的研究内容和章节安排

1.4.1主要研究内容

1.4.2章节安排

2机载图谱探测仪减振方案设计

2.1引言

2.2减振对象介绍及研究方案

2.3减振系统需求数据采集分析

2.4减振系统整体方案设计与分析

2.5本章小结

3机载图谱探测仪减振系统弹簧刚度元件设计与测试

3.1引言

3.2刚度可调弹簧元件理论分析与设计

3.3刚度特性测试与分析

3.4本章小结

4机载图谱探测仪减振系统阻尼元件设计与测试

4.1引言

4.2气液混合式阻尼元件理论分析与设计

4.2.1现有绝对阻尼与相对阻尼模型阻尼特性对比

4.2.2基于绝对阻尼概念的气液混合式阻尼器设计与等效模型分析

4.3基于时域非峰值法的新型阻尼特性辨识方法

4.4阻尼特性测试与分析

4.5本章小结

5机载图谱探测仪减振系统整机测试与分析

5.1引言

5.2减振系统模拟振动工况台架测试

5.3机载图谱探测仪挂飞测试与分析

5.3.1测试介绍

5.3.2测试数据采集与分析

5.3.3测试结论

5.4本章小结

6总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录Ⅰ攻读硕士学位期间的科研成果

附录Ⅱ飞机各向实测振动谱