大型太陽電池陣模態(tài)試驗方法

劉 松，鄒義成，丁 瀛，王理強

（上海宇航系統(tǒng)工程研究所 上海市空間飛行器機構重點實驗室，上海 201108）

0 引言

未來空間實驗室和大型航天器的太陽電池陣其展開狀態(tài)下的面積最大可達 100 m2，而質量僅有幾十kg，基頻在1 Hz以下，是一種大型柔性結構。在各種擾動力和力矩的作用下，太陽電池陣的柔性將直接影響航天器的姿態(tài)和穩(wěn)定性。為此，帶有大型太陽電池陣的航天器的動力學控制一直受到國內外學者的極大重視，而解決上述問題的研究基礎是準確地確定大型太陽電池陣的模態(tài)特性。就獲取太陽電池陣模態(tài)參數的試驗技術來說，需要考慮的主要影響因素有重力場、支撐系統(tǒng)、傳感器的附加質量、激勵力的施加方式等[1]。

本文以大型太陽電池陣為研究對象，分別采用氣浮方式和懸掛方式模擬自由邊界條件，通過試驗得到了大型太陽電池陣在預緊力釋放、MB大推力激振器和APS大位移激振器3種激勵方式下的模態(tài)參數，并分析了不同的模態(tài)試驗方法對試驗結果的影響。

1 模態(tài)試驗方案設計

1.1 自由邊界條件的模擬

大型太陽電池陣模態(tài)試驗所面臨的首要問題是在軌失重狀態(tài)的模擬，即模擬太陽電池陣的自由邊界條件。目前自由邊界條件的模擬方法有氣浮方式和懸掛方式兩種。

所謂氣浮方式是指試驗在氣浮平臺上進行，其試驗原理是：將空氣壓縮注入氣墊組件的氣室，壓縮空氣再經由氣室蓋上的節(jié)流小孔和泄流槽高速噴出，從而在氣墊組件和氣浮平臺之間形成氣墊托起太陽電池陣。……