發(fā)布時間：2021-05-09 03:57

　　在軌航天器貯腔內(nèi)的液體可能表現(xiàn)出多種不同的運(yùn)動模式,主要包括液體相對于貯腔的整體性剛體運(yùn)動、自由液面橫向晃動、液體起旋后逐步發(fā)生明顯的旋轉(zhuǎn)晃動及液體自旋運(yùn)動;復(fù)合三自由度剛體擺晃動模型能夠較為全面地描述這些液體運(yùn)動模式,同時為研究起旋階段的液體晃動動力學(xué)問題提供了有效手段.本文對非線性液體晃動剛體擺復(fù)合模型作進(jìn)一步發(fā)展,考慮模型等效參數(shù)隨貯腔充液比的變化,提出了變參數(shù)的剛體擺復(fù)合模型,該模型適用于研究燃料消耗下非線性晃動類充液航天器大范圍運(yùn)動耦合動力學(xué)問題.采用剛體擺復(fù)合模型對球形貯腔內(nèi)的液體晃動進(jìn)行等效后,基于混合坐標(biāo)意義下的拉格朗日方程推導(dǎo)了一類充液航天器軌道-姿態(tài)-晃動全耦合的動力學(xué)方程組,并展開了充液航天器大角度三軸穩(wěn)定姿態(tài)機(jī)動和零沖量軌道機(jī)動仿真以及航天器耦合動力學(xué)響應(yīng)特性分析.研究表明:液體相對于貯腔的運(yùn)動會造成航天器主剛體位置發(fā)生偏移,當(dāng)航天器在執(zhí)行零沖量機(jī)動時,燃料消耗會造成航天器的軌道平動速度無法收斂到零;貯腔偏心布放時,航天器在執(zhí)行軌道機(jī)動過程中貯腔內(nèi)液體易發(fā)生劇烈而且形式復(fù)雜的晃動行為,進(jìn)而可能造成航天器剛體運(yùn)動的不穩(wěn)定. 

【文章來源】：力學(xué)學(xué)報. 2020,52(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【文章目錄】：
引言
1 考慮燃料消耗的剛體擺復(fù)合模型
2 充液航天器剛-液耦合動力學(xué)模型
    2.1 系統(tǒng)運(yùn)動描述
        2.1.1 航天器主體的姿態(tài)運(yùn)動
        2.1.2 航天器主體的軌道運(yùn)動
        2.1.3 等效液體晃動剛體擺復(fù)合模型的運(yùn)動
    2.2 系統(tǒng)動能
    2.3 系統(tǒng)勢能
    2.4 耦合系統(tǒng)的拉格朗日方程
    2.5 充液航天器動力學(xué)方程組
3 仿真計算與分析
    3.1 大角度三軸穩(wěn)定姿態(tài)機(jī)動
    3.2 零沖量軌道機(jī)動
4 結(jié)論


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]軸對稱貯箱內(nèi)液體大幅晃動的復(fù)合等效力學(xué)模型[J]. 苗楠,劉戰(zhàn)合,王曉璐,王菁,李國舉.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2020(07)
[2]多充液貯腔航天器耦合動力學(xué)與姿態(tài)控制[J]. 劉峰,岳寶增,唐勇.  宇航學(xué)報. 2020(01)
[3]航天器貯箱內(nèi)液體大幅晃動動力學(xué)分析[J]. 于強(qiáng),王天舒.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2019(02)
[4]多儲液腔航天器剛液耦合動力學(xué)與復(fù)合控制[J]. 岳寶增,于嘉瑞,吳文軍.  力學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[5]航天工程中的貯箱類液固耦合動力學(xué)建模及耦合機(jī)理研究[J]. 茍興宇,王本利,馬興瑞,黃懷德.  強(qiáng)度與環(huán)境. 1998(01)
[6]復(fù)雜結(jié)構(gòu)充液航天器晃動動力學(xué)與姿態(tài)穩(wěn)定性[J]. 王照林,全斌,鄧重平,王士敏.  宇航學(xué)報. 1991(02)

博士論文
[1]液體大幅晃動等效力學(xué)模型及航天器剛—液—柔—控耦合動力學(xué)研究[D]. 鄧明樂.北京理工大學(xué) 2017



本文編號：3176574