【摘要】：機(jī)載圖譜探測(cè)儀以航空飛行器為載體,結(jié)合對(duì)象的圖像和光譜信息進(jìn)行高精度目標(biāo)識(shí)別,是高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)中航空觀測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。機(jī)載圖譜探測(cè)儀在掛飛運(yùn)行過程中會(huì)受到來自載體和環(huán)境的復(fù)雜振動(dòng)激勵(lì),輕則影響目標(biāo)成像清晰度,重則導(dǎo)致光學(xué)器件損壞。所以高性能減振系統(tǒng)是保障機(jī)載圖譜探測(cè)儀穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。受機(jī)載圖譜探測(cè)儀總體設(shè)計(jì)所限,減振系統(tǒng)的位置、重量、接口及減振性能都有嚴(yán)格限制。本文基于可調(diào)剛度彈簧陣列優(yōu)化匹配減振剛度,提出自適應(yīng)變阻尼結(jié)構(gòu)抑制低頻共振和降低高頻振動(dòng)傳遞率,從而解決寬頻域、高衰減率減振的難題。論文的主要研究工作和創(chuàng)新如下:1、針對(duì)載機(jī)運(yùn)十二飛機(jī)振動(dòng)譜未知的問題,開展了載機(jī)的起降沖擊和不同飛行工況下的振動(dòng)譜測(cè)試與分析,確定了機(jī)載圖譜探測(cè)儀的振動(dòng)環(huán)境輸入;進(jìn)而結(jié)合機(jī)載圖譜探測(cè)儀自身允許的振動(dòng)水平,通過系統(tǒng)振動(dòng)建模與分析,確定了減振系統(tǒng)的各方向的剛度和阻尼項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù),并提出了陣列式壓縮彈簧和斜置阻尼器的緊湊型減振系統(tǒng)方案。2、針對(duì)機(jī)載圖譜探測(cè)儀減振系統(tǒng)的剛度調(diào)節(jié)需求,提出采用螺旋壓蓋型調(diào)節(jié)彈簧有效圈數(shù)的剛度調(diào)節(jié)方法;根據(jù)各向剛度參數(shù)需求,優(yōu)化設(shè)計(jì)了螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)和陣列布置;研制了機(jī)載圖譜探測(cè)儀的可調(diào)剛度機(jī)構(gòu)并測(cè)試了其各向剛度,結(jié)果表明仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果的誤差最大為1.8%。3、為同時(shí)滿足低頻區(qū)和中高頻段高衰減率的需要,基于絕對(duì)阻尼原理,提出低頻大阻尼、高頻小阻尼的變阻尼抑振策略。設(shè)計(jì)了一種新型氣液混合式變參數(shù)阻尼結(jié)構(gòu),通過阻尼特性建模與分析闡明了其與絕對(duì)阻尼的等效性;提出了一種基于時(shí)域非峰值法的阻尼辨識(shí)方法,提高了阻尼辨識(shí)的精度。進(jìn)而開展了氣液混合變參數(shù)阻尼器的阻尼特性測(cè)試,驗(yàn)證了阻尼隨振動(dòng)頻率降低的變阻尼特性。4、研制了機(jī)載圖譜探測(cè)儀的減振系統(tǒng),完成了減振性能的模擬臺(tái)架測(cè)試。結(jié)果表明,垂向固有頻率達(dá)4.7Hz,設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差為4.4%;在振源的主擾動(dòng)頻率30Hz處,振動(dòng)傳遞率低至0.048,設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差為4.0%。在運(yùn)十二飛機(jī)上開展了圖譜探測(cè)儀的掛飛運(yùn)行驗(yàn)證試驗(yàn),全部通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,設(shè)備垂向和水平向振動(dòng)加速度均方根值分別小于0.078g和0.056g,低于5-500Hz頻段設(shè)備正常工作上限值0.1g。綜上所述,本文設(shè)計(jì)研制了機(jī)載圖譜探測(cè)儀的高性能減振系統(tǒng),達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo),保證了機(jī)載圖譜探測(cè)儀高性能可靠運(yùn)行的振動(dòng)環(huán)境要求。
【圖文】：

精密制造和測(cè)量裝備以及建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)設(shè)會(huì)顯著增大結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力和變形，并伴隨一定的等性能劣化，更有甚者可能導(dǎo)致設(shè)備整體的運(yùn)行環(huán)境重大后果。例如，飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等航空航天裝備飛行過程中的持續(xù)周期性激勵(lì)、高速氣流擾動(dòng)或工作/沖擊不僅影響所搭載精密儀器/設(shè)備的運(yùn)行精度，而能危及飛機(jī)整體的安全以及機(jī)上人員的生命安全，測(cè)儀是安裝在飛行器上用于圖像高速采集、圖譜采集、目標(biāo)捕捉等方面具有不可取代的地位。對(duì)用于國防高清成像，光學(xué)設(shè)備的振動(dòng)會(huì)影響設(shè)備的對(duì)焦，從而確性。尤其在飛行設(shè)備飛行作業(yè)的過程當(dāng)中，飛行設(shè)支座固定點(diǎn)傳遞到圖譜分析設(shè)備上，引起光學(xué)設(shè)備的儀探測(cè)精度下降，甚至造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，所以研究振動(dòng)的減振系統(tǒng)，十分重要。

高減振性能與高抗擾能力之間的矛盾。減振系移、沖擊等擾動(dòng)的抵抗能力也越差，往往造成被相對(duì)位移，由此造成結(jié)構(gòu)碰撞或者其他連接管線雜的成像和減振需求，國內(nèi)外諸多科研單位都十分西方發(fā)達(dá)國家研究起步較早，在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)處該領(lǐng)域有強(qiáng)勢(shì)的發(fā)言權(quán)，但我國相關(guān)研究起步，技術(shù)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱�？茖W(xué)家只想通過一些與圖像采集相關(guān)的手段來減了一定的成就。加拿大國家物理研究委員會(huì)的 P測(cè)量攝像機(jī)的研究得到航空測(cè)量攝像機(jī)的角振動(dòng)原因。為了避免這種模糊的情況，需要使用高速以將測(cè)量數(shù)據(jù)持續(xù)地降低到最大角速度到 5 倍辨率可以提高 35%到 55%。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V248

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2626485