Эффект расщепления трехкратной частоты колебаний упругой конструкции, содержащей перпендикулярные роторы

Одним из наиболее распространенных способов управления угловым положением космического летательного аппарата (КЛА) является использование роторов (маховиков). Частота вращения маховика может достигать нескольких тысяч оборотов в минуту. На упругой конструкции КЛА, как правило, устанавливается несколько роторов, работающих в каналах тангажа, крена и курса. Известно, что один ротор или система роторов с параллельными осями вращения связывают два канала вибраций. При этом наблюдается гироскопический эффект, обусловленный расщеплением двухкратной частоты колебаний. В статье рассмотрены колебания упругой конструкции, содержащей два ротора с перпендикулярными осями вращения. Показано, что роторы связывают три канала вибраций и имеет место эффект расщепления трехкратной частоты колебаний. Исследование состоит из экспериментальной и расчетной частей. Рассмотрена тестовая многомассовая гироскопическая модель с девятью степенями свободы и расчетная балочная модель, выполненная в среде MSC.MDNastran.Rotordynamics. Результаты расчета и результаты эксперимента дают удовлетворительное совпадение и будут полезны при разработке систем стабилизации и ориентации КЛА.

Литература

[1] Ohtani T., Nakamura Y., Takahashi Y., Inoue K., Hirako K. SDS-4 Spacecraft System Design and Test Results. Japan Aerospace Exploration Agency, 2011, Available at: URL: http___media.dl r.de_8080_ erez4_erez_cmd= get&s rc= os_IAA_archiv8_Presentations_IAA-B8-1204.pdf (accessed 19 August 2013).

[2] Space Technology. AOCS-Components. Astro- und Feinwerktechnik AdlershofGmbH, RW90 ReactionWheels datasheet. Available at: URL: http://www.astrofein.com/2728/dwnld/admin/Datenblatt_RW90.pdf (accessed 19 August 2013).

[3] Liu K.C., Maghami P., Blaurock C. Reaction wheel disturbance modeling, jitter analysis, and validation tests for solar dynamics observatory. AIAA 2008—7232, AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, 18—21 August 2008, Honolulu, Hawaii. 18 p.

[4] Аринчев С.В., Федюшкин А.С. Моделирование колебаний балочной конструкции, содержащей два ротора с параллельными осями вращения. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2013, № 7, с. 21—29.

[5] Аринчев С.В. Теория колебаний неконсервативных систем. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 464 с.

[6] DataPhysics Corporation. Система управления вибрационными испытаниями. Руководство пользователя. 2025 Gateway Place, Suite 260, San Jose CA 95110, 2004. 391 p.

[7] MSC.Software.Corporation. MD Nastran 2008 R3. Quick reference guide. 2MacArthur Place, Santa Ana, CA 92707. 3002 p.