发动机谐振与箭体模态耦合稳定性及机理研究

摘要：

针对发动机谐振可能与箭体弹性振动之间发生耦合共振,从而引起姿态控制系统不稳定的问题,首先将发动机谐振特性简化为一个二阶环节,建立了包含发动机谐振方程的火箭姿态动力学模型;然后分析了发动机谐振对箭体模态极点频率和阻尼比的影响,并从理论上分析了出现负阻尼比时发动机和箭体模态间的耦合共振机理,在此基础上计算了导致姿态控制系统不稳定的发动机谐振频率边界;最后通过时域仿真验证了分析结果的正确性.结果表明,当发动机谐振频率较低时可能与箭体低阶弹性模态之间产生耦合共振,导致姿态角和姿态角速度出现振荡甚至发散现象,发动机谐振频率必须高于谐振频率边界最大值才能保证系统稳定.相关工作对姿态控制系统的设计具有一定价值.

关键词：运载火箭、发动机谐振、耦合共振、箭体模态、共振频率边界

所属期刊栏目：32

分类号：V448.1(航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制)

在线出版日期：2011-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：822-832