自旋挠性航天器非约束模态动力学特性研究

在研究挠性航天器动力学问题时，关注的问题是挠性航天器系统的刚柔耦合作用问题，即航天器挠性附件的振动可能会造成航天器运动失稳。针对中心刚体-双侧大挠性结构的自旋航天器，提出了航天器帆板结构的梁式简化模型，建立了一种非约束模态动力学模型。本研究考虑受到万有引力作用，探讨自旋挠性航天器非约束模态的动力学建模及动态特性。首先利用欧拉方程和哈密顿原理建立了自旋挠性航天器动力学方程，方程解释了刚性模态和弹性模态之间的耦合；然后进行了模态离散化，分别在约束模态和非约束模态下对特征值问题开展研究，对频率和相关振型进行了定量比较；最后进行了数值仿真，求解了自旋挠性航天器非约束模态特征值问题，比较约束模态与非约束模态之间的差异，并用有限元进行验证，得到了随着梁长度的增加，即刚柔惯量比、质量比的减小，非约束模态比约束模态更加准确的结论。