采用磁流变阻尼器的整星隔振平台试验研究

　　整星隔振技术可改善卫星发射阶段的载荷环境，提高卫星发射阶段的可靠性。从 20 世纪 90 年代由美国航天局提出至今，各国科研人员对此技术不断研究，取得了一些较好的成果，并且部分研究成果还得到了实际应用［1 ～3］。国内对于整星隔振技术的研究相对较晚。从 2001 年开始，陆续出现了国内专家在整星隔振技术方面的研究成果，并且该研究方向已成为近几年国内航天技术中的一个研究热点［4 －6］。

　　由于航天技术对可靠性要求极高，所以整星隔振通常采用被动控制技术，但在中低频段的控制效果欠佳，尤其是在系统固有频率附近，减振效果较难达到要求。近年来，半主动整星隔振技术得到普遍关注，它通过改变系统中的刚度或阻尼参数来实现不同环境下的隔振控制。目前，半主动控制器件主要有电流变阻尼器、磁流变阻尼器、压电 － 摩擦片式阻尼器等。

　　利用磁流变阻尼器进行半主动整星隔振的研究是不久前才出现的。Jean 等［7］利用磁流变阻尼器结合Stewart 机构搭建了一种整星隔振平台，并进行了试验研究，得到了较好的隔振效果。但其也是初步研究，并没有考虑通过优化各个杆件的夹角来合理的配置系统纵向和横向的频率。另外，其被隔振卫星采用刚体质量块代替，具有一定片面性，并且该平台的质量较重，离实际应用还有距离。国内研究者提出了一种曲杆固接式隔振平台，并将磁流变阻尼器加入其中。理论研究表明: 采用该平台的整星隔振系统在被动隔振时具有良好的隔振性能［8］，并且可在被动隔振基础上，结合磁流变阻尼器对低阶共振响应进行半主动控制。对该隔振平台进行半主动控制的理论研究表明，模糊最优控制策略具有最好的控制效果［9］。文献［10］针对几种整星隔振效果评价指标进行了对比分析，并提出加权隔振器影响系数指标，通过理论研究和数值模拟，对整星隔振系统的隔振效果进行了评价。针对常规磁流变阻尼器存在高频硬化现象，文献［11］中提出采用高频解耦型磁流变阻尼器来做为隔振平台的控制器件，可满足整星隔振器要求的低频时具有大阻尼，而高频时具有低动刚度的特性。

　　本文将在文献［8 －10］理论分析的基础上，利用搭建的试验系统分别对采用锥壳适配器、采用常规剪切阀式磁流变阻尼器的整星隔振平台以及采用高频解耦型磁流变阻尼器的整星隔振平台进行隔振性能试验研究，通过对比实测隔振效果，进一步验证理论分析的正确性。

　　1 整星隔振试验系统

　　1. 1 新型整星隔振平台

　　借鉴 Stewart 机构的结构形式，设计了采用磁流变阻尼器的新型整星隔振平台———曲杆固接式整星隔振平台。平台结构如图 1 所示，上、下平台为圆环形结构，上、下平台之间采用 6 根弹性支承杆连接，支承杆与上、下平台固接，磁流变阻尼器与支承杆并联。为提高横向倾覆刚度，设置了套筒式防摇结构。