三線陣航攝儀擺掃機(jī)構(gòu)的振動(dòng)分析與研究

姜振海，黃煒祺，郭訓(xùn)薇，王 超

（1.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2.長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

1 引言

三線陣航攝儀作為高精密儀器，在成像方面有著極高的要求，在工作中要保證擺掃機(jī)構(gòu)因自身結(jié)構(gòu)、外部因素的影響導(dǎo)致其產(chǎn)生振動(dòng)[1]，從而使擺掃機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)發(fā)生偏差，無(wú)法完成航拍任務(wù)。通過(guò)研究提出一種構(gòu)想，利用有限元分析技術(shù)[2]以及隨機(jī)振動(dòng)[3]測(cè)試試驗(yàn)解決三線陣航攝儀擺掃機(jī)構(gòu)因產(chǎn)生振動(dòng)導(dǎo)致控制精度不足的問(wèn)題。

在無(wú)人機(jī)工作中，內(nèi)外部因素[4]對(duì)航攝功能有很大的影響，其中振動(dòng)是影響無(wú)人機(jī)飛行以及航攝儀[5]成像精度的關(guān)鍵因素，因此，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)減振設(shè)計(jì)[6-8]與振動(dòng)傳動(dòng)路徑分析方法[9]相結(jié)合可以有效的降低振動(dòng)能量，對(duì)無(wú)人機(jī)相機(jī)成像的影響[10-12]最小化，其中，在對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行減振設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)CAE仿真技術(shù)[13]對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，將預(yù)測(cè)后的應(yīng)力和變形結(jié)果[14]與振動(dòng)試驗(yàn)[15]相結(jié)合，從而有效的分析無(wú)人機(jī)的可靠性、飛行姿態(tài)變化以及航攝儀成像精度。

基于上述國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)和CAE仿真技術(shù)的研究，如何解決無(wú)人機(jī)在拍攝工作中因機(jī)體振動(dòng)導(dǎo)致控制精度的不足，是當(dāng)前無(wú)人機(jī)發(fā)展過(guò)程中亟需解決的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，提出通過(guò)CAE仿真技術(shù)與隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)相結(jié)合，利用CAX技術(shù)獲得三線陣航攝儀擺掃機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化；通過(guò)6.5t振動(dòng)臺(tái)做空間環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證擺掃機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。通過(guò)將兩者結(jié)合，驗(yàn)證了三線陣航攝儀在拍攝工作時(shí)擺掃機(jī)構(gòu)因自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷或外部環(huán)境的變化產(chǎn)生振動(dòng)，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)精度不足無(wú)法完成拍攝任務(wù)的問(wèn)題。

2 擺掃機(jī)構(gòu)系統(tǒng)建模及振動(dòng)模態(tài)分析

2.1 擺掃機(jī)構(gòu)系統(tǒng)建模

為確保振動(dòng)模態(tài)分析的準(zhǔn)確性，按照如下建模原則進(jìn)行擺掃機(jī)構(gòu)有限元模型的建立：

（1）模型簡(jiǎn)化：為了方便的進(jìn)行網(wǎng)格劃分和分析工作，將電機(jī)、載荷、編碼器和陀螺視為等效質(zhì)量處理，載體安裝轉(zhuǎn)接件、外框架、載荷安裝轉(zhuǎn)動(dòng)架和電路板封裝組成等進(jìn)行細(xì)節(jié)簡(jiǎn)化處理。

（2）減振器簡(jiǎn)化：由于減振器的材料為橡膠，因此在建立減振器有限元模型時(shí)將減振器三維模型導(dǎo)入有限元軟件，并賦橡膠材料屬性為：彈性模量：12MPa，泊松比為0.48，密度為0.8×103kg∕m3。（3）連接等效：為了方便的進(jìn)行網(wǎng)格劃分和分析工作，連接處采用的共節(jié)點(diǎn)連接方式。（4）載荷等效：有限元分析的邊界條件、載荷等盡量與實(shí)際工作狀態(tài)保持一致。

無(wú)人機(jī)擺掃機(jī)構(gòu)的總體布局，如圖1所示。無(wú)人機(jī)機(jī)腹下方吊裝擺掃機(jī)構(gòu)，主要部件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、舵機(jī)、編碼器、相機(jī)、俯仰框架、外部框架等。外部框架與飛機(jī)轉(zhuǎn)接板相連，飛機(jī)轉(zhuǎn)接板預(yù)留接口，通過(guò)減振器與飛機(jī)機(jī)體相連；擺掃框架采用直流力矩電機(jī)直驅(qū)的方式驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，高精度編碼器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，并設(shè)置鎖緊機(jī)構(gòu)和限位機(jī)構(gòu)。根據(jù)無(wú)人機(jī)對(duì)于外部載荷安全尺寸的要求，機(jī)腹下方長(zhǎng)度不得超過(guò)190mm，此擺掃機(jī)構(gòu)在擺掃角-70°狀態(tài)下鎖死，機(jī)腹下方尺寸為177mm。

圖1 擺掃機(jī)構(gòu)整體布局示意圖Fig.1 Overall Layout of Sweeping Mechanism

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，無(wú)人機(jī)擺掃機(jī)構(gòu)外形尺寸：305mm*230mm*282.2mm（擺掃角0°狀態(tài)）；擺掃角度：-52.5°～+52.5°；極限角范圍：-75°～+55°；重心位置：（2.0，-96.8，0.3）mm。對(duì)擺掃機(jī)構(gòu)整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量估算，其中擺掃機(jī)構(gòu)質(zhì)量：1.41kg；擺掃框有效負(fù)載：1.55 kg；擺掃框轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（質(zhì)心系）：（3.37e-06，4.09 e-06，4.60e-06）N·m。在進(jìn)行模態(tài)分析前，分析擺掃機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)從而建立有限元邊界條件，擺掃機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)可分為三種：（1）彈射極限工況：水平方向承受8g過(guò)載；（2）滑跑起飛和降落工況：三個(gè)方向承受3g過(guò)載；（3）應(yīng)急傘降工況：豎直方向承受5g過(guò)載；擺掃機(jī)構(gòu)的邊界條件：①擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析：考慮無(wú)減振器時(shí)的邊界條件，擺掃機(jī)構(gòu)通過(guò)四個(gè)減振器將載體安裝轉(zhuǎn)接件安裝在飛機(jī)上，邊界條件為在減振器安裝的四個(gè)孔處固定約束。②擺掃機(jī)構(gòu)整體力學(xué)特性分析：考慮有減振器時(shí)的邊界條件，擺掃機(jī)構(gòu)通過(guò)四個(gè)減振器將載體安裝轉(zhuǎn)接件安裝在飛機(jī)上，根據(jù)減振器安裝的實(shí)際情況邊界條件為在減振器上下表面處固定約束。

2.2 擺掃機(jī)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)模態(tài)分析

基于上述邊界條件建立擺掃機(jī)構(gòu)的有限元模型，擺掃機(jī)構(gòu)整體材料選用2A12，彈性模量為7.1e4MPa，抗拉強(qiáng)度為390MPa。擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)約束模態(tài)分析前6階固有頻率，如表1所示。

表1 擺掃機(jī)構(gòu)模態(tài)分析Tab.1 Modal Analysis of Pendulum Sweep Mechanism

擺掃機(jī)構(gòu)整機(jī)模態(tài)分析的結(jié)果看，第一階固有頻率為168.85Hz而擺掃機(jī)構(gòu)正常工作時(shí)無(wú)人機(jī)第一階激振頻率為92.5Hz，第二階激振頻率為185Hz，因此滿足分系統(tǒng)指標(biāo)的要求。在有減振器的狀態(tài)下，進(jìn)行擺掃機(jī)構(gòu)整體約束模態(tài)分析，前6階固有頻率，如表2所示。

表2 擺掃機(jī)構(gòu)模態(tài)分析Tab.2 Modal Analysis of Pendulum Sweep Mechanism

無(wú)人機(jī)巡航階段第一階激振頻率為92.5Hz，從圖2的分析結(jié)果可知，擺掃機(jī)構(gòu)整體模態(tài)分析的前三階模態(tài)陣型為Y平動(dòng)、X平動(dòng)和Z平動(dòng)，頻率分別為49.6Hz、51.5Hz和52Hz；因此擺掃機(jī)構(gòu)固有頻率避開(kāi)了振源激振頻率，且激振頻率大于固有頻率的倍。根據(jù)擺掃機(jī)構(gòu)的實(shí)際工作環(huán)境條件，對(duì)擺掃機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，分別包括彈射極限工況8g的水平過(guò)載、滑跑起飛和降落工況3g的豎直過(guò)載、應(yīng)急傘降工況5g的豎直過(guò)載，分析結(jié)果，如表3所示。

表3 實(shí)際工作環(huán)境的靜力學(xué)分析Tab.3 Static Analysis of the Actual Working Environment

從靜力學(xué)分析的結(jié)果可知，水平8g過(guò)載時(shí)的變形最大其最大變形為0.09mm，不會(huì)發(fā)生永久變形；水平8g過(guò)載時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力最大其最大應(yīng)力發(fā)生在減振器和減振器安裝板接處為12.9MPa，小于鋁合金（2A12）的抗拉強(qiáng)度390MPa。在有減振器的狀態(tài)下，進(jìn)行擺掃機(jī)構(gòu)進(jìn)行整體靜力學(xué)分析，分別包括彈射極限工況8g的水平過(guò)載、滑跑起飛和降落工況3g的豎直過(guò)載、應(yīng)急傘降工況5g的豎直過(guò)載，分析結(jié)果，如表4所示。

表4 有減震器狀態(tài)的靜力學(xué)分析Tab.4 Shows Tthe Static Analysis of the Shock Absorber State

從靜力學(xué)分析的結(jié)果可知，水平8g過(guò)載時(shí)的變形最大其最大變形為1.03mm，不會(huì)發(fā)生永久變形；水平8g過(guò)載時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力最大其最大應(yīng)力發(fā)生在減振器和減振器安裝板接處為17.69MPa，小于鋁合金（2A12）的抗拉強(qiáng)度390MPa。在無(wú)減振器的根據(jù)上述隨機(jī)振動(dòng)輸入功率譜密度，分別將振動(dòng)方向設(shè)置為Z向和Y向。獲得機(jī)載振動(dòng)環(huán)境下的擺掃機(jī)構(gòu)的最大應(yīng)力和最大變形結(jié)果，如圖2所示。

圖2 隨機(jī)振動(dòng)分析Fig.2 Random Vibration Analysis

從擺掃機(jī)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析可知，擺掃機(jī)構(gòu)的最大應(yīng)力為30.07MPa（3σ），最大變形為0.23mm（3σ），滿足總體指標(biāo)對(duì)變形和應(yīng)力的要求。在有減振器的狀態(tài)下，根據(jù)上述隨機(jī)振動(dòng)輸入功率譜密度，分別將振動(dòng)方向設(shè)置為Z向和Y向。獲得機(jī)載振動(dòng)環(huán)境下的擺掃機(jī)構(gòu)的最大應(yīng)力和最大變形結(jié)果，如圖3所示。

圖3 隨機(jī)振動(dòng)分析Fig.3 Random Vibration Analysis

從擺掃機(jī)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析可知，擺掃機(jī)構(gòu)的最大應(yīng)力為62.35MPa（3σ），最大變形為0.25mm（3σ），滿足總體指標(biāo)對(duì)變形和應(yīng)力的要求。

3 擺掃機(jī)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)試驗(yàn)

利用振動(dòng)臺(tái)模擬飛機(jī)飛行時(shí)的振動(dòng)環(huán)境：（1）驗(yàn)證寬幅擺掃相機(jī)在實(shí)際振動(dòng)環(huán)境下的角位置精度和角速度精度；（2）驗(yàn)證寬幅擺掃相機(jī)減振器的隔振性能：獲得系統(tǒng)的固有頻率和在實(shí)際振動(dòng)環(huán)境下的隔振效果；（3）驗(yàn)證振動(dòng)對(duì)寬幅擺掃相機(jī)控制精度的影響；（4）驗(yàn)證仿真階段和桌面調(diào)試階段中振動(dòng)干擾模擬測(cè)試的準(zhǔn)確性，為振動(dòng)干擾的控制仿真與調(diào)試輸入提供參考。擺掃機(jī)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)由擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、載荷、擺掃機(jī)構(gòu)硬件電路、擺掃機(jī)構(gòu)元器件系統(tǒng)等組成，它們的狀態(tài)如下：①擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和上機(jī)狀態(tài)一致，包括四個(gè)減振器、主框架、轉(zhuǎn)接件、編碼器軸和電機(jī)軸、相機(jī)安裝組件等；②載荷由相機(jī)模擬工裝模擬替代，其質(zhì)量為1.9kg，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.0047kg?m2。商用相機(jī)質(zhì)量為1.6kg，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.0047 kg?m2。因此，相機(jī)模擬工裝的慣性信息和載荷的慣性信息接近；③擺掃機(jī)構(gòu)硬件電路為原理樣機(jī)，硬件電路板可以滿足伺服控制的要求；硬件電路板無(wú)結(jié)構(gòu)封裝，安裝在擺掃機(jī)構(gòu)上時(shí)考慮緩沖；④擺掃機(jī)構(gòu)陀螺、編碼器和電機(jī)等元器件系統(tǒng)和上機(jī)狀態(tài)一致。

振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)在長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司的空間環(huán)境站進(jìn)行，設(shè)備為6.5t振動(dòng)臺(tái)。試驗(yàn)過(guò)程中，分別沿X、Y、Z向進(jìn)行1g掃頻試驗(yàn)；分別沿X、Y、Z向進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)；溫度：15℃～25℃；振動(dòng)頻率：高于25Hz不超過(guò)±2%，等于或低于25Hz為0.5Hz；加速度幅值：±10%；正弦掃描振動(dòng)試驗(yàn)條件在X、Y、Z方向進(jìn)行加載，頻率在（15～300）Hz之間，幅值為1，掃頻率1oct∕min。為進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)，首先，根據(jù)螺旋槳飛機(jī)的振動(dòng)環(huán)境來(lái)確定隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的曲線，振動(dòng)特征為寬帶隨機(jī)背景疊加窄帶隨機(jī)尖峰。低量級(jí)的寬帶隨機(jī)模擬飛機(jī)邊界層氣流的振動(dòng)環(huán)境，窄帶隨機(jī)尖峰模擬發(fā)動(dòng)機(jī)周期振動(dòng)，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件，如圖4所示。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境變量，如表5所示。

圖4 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件Fig.4 Random Vibration Test Conditions

表5 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境變量Tab.5 Environment Variables of Random Vibration Test

擺掃機(jī)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)，如圖5所示。振動(dòng)臺(tái)所需的振動(dòng)量級(jí)控制加速度計(jì)外，還需布置三個(gè)加速度傳感器：布置在振動(dòng)夾具上；布置在相機(jī)安裝轉(zhuǎn)動(dòng)組件；布置在擺掃機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)接件上。

將傳感器安裝到位后，進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)，振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)流程，如圖6所示。

圖6 振動(dòng)試驗(yàn)流程Fig.6 Vibration Test Procedure

由于三線陣航攝儀擺掃機(jī)構(gòu)的X、Y方向在同一平面上，只需要做一個(gè)方向的試驗(yàn)即可，因此擺掃機(jī)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)通過(guò)掃頻-穩(wěn)速以及隨機(jī)的模式對(duì)Y、Z兩個(gè)方向進(jìn)行分析。

試驗(yàn)1：Y向-掃頻-穩(wěn)速。頻率范圍：（15～300）Hz。幅值：1g。減振器共振頻率處的頻率值為27 Hz，輸入幅值為1g，工裝輸出幅值為1.0287g，載荷安裝處為2.4580g，擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)處為3.7571g。發(fā)動(dòng)機(jī)激振頻率處的頻率值為92.5Hz，輸入幅值為1g，工裝輸出幅值為1.1046g，載荷安裝處為0.1601g，擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)處為0.2488g。掃頻振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)速控制下的陀螺和編碼器差分角速度數(shù)據(jù)，如圖7所示。

圖7 Y向正弦振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)Fig.7 Data of Sinusoidal Vibration Test in Y Direction

從中可以看出：在正弦振動(dòng)試驗(yàn)下，陀螺角速度數(shù)據(jù)和編碼器差分角速度數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)是基本相同的，但是變化的具體幅值是不同的。在（0～70）Hz階段陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)基本一致為1°∕s；在（70～127）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)在增加階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)增加最高至65°∕s，陀螺增加最高至15°∕s；在（127～220）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)在減少階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)減小至9.25°∕s，陀螺減小至0.8°∕s；在（220～300）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)處在穩(wěn)定階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)減小至9.25°∕s，陀螺減小至0.8°∕s；試驗(yàn)2：Y向-隨機(jī)。頻率范圍：（15～300）Hz。幅值：0.7g。

系統(tǒng)不帶電陀螺、系統(tǒng)穩(wěn)速控制陀螺及Y向擺掃軌跡控制隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)角速度和角位置精度，如圖8所示。

從圖8可以獲得表6，其中可以看出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境下，不帶電、穩(wěn)速控制和擺掃軌跡控制的角速度精度均方根值沒(méi)有明顯差別。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境下，擺掃軌跡控制的角速度精度均方根值為1.25°∕s，滿足總體指標(biāo)要求。

表6 Y向隨機(jī)控制角速度精度和角位置精度Tab.6 Y-Direction Random Control of Angular Velocity Accuracy and Angular Position Accuracy

圖8 Y向擺掃軌跡隨機(jī)振動(dòng)不帶電控制和穩(wěn)速控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)Fig.8 Data of Random Vibration Uncharged Control and Steady Speed Control System of Y-Sweep Trajectory

試驗(yàn)3：Z向-掃頻-穩(wěn)速。頻率范圍：（15～300）Hz。幅值：1 g。減振器共振頻率處的頻率值為48.1Hz，輸入幅值為1g，工裝輸出幅值為1.0466g，載荷安裝處為4.1g，擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)處為4.41g。發(fā)動(dòng)機(jī)激振頻率處的頻率值為108 Hz，輸入幅值為1g，工裝輸出幅值為1.1046g，載荷安裝處為0.51g，擺掃機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)處為0.53g。Z向正弦振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如圖9所示。

圖9 Z向正弦振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)Fig.9 Z-Direction Sinusoidal Vibration Test Data

從圖9可以看出，在（0～30）Hz階段陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)基本一致為0.4°∕s左右；在（30～100）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)在增加階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)增加最高至13.7°∕s，陀螺增加最高至3.7°∕s；在（100～125）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)在減少階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)減小至5.45°∕s，陀螺減小至1.65°∕s；在（125～148）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)在增加階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)增加最高至13.35°∕s，陀螺增加最高至8.45°∕s；在（148～220）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)在減少階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)減小至1.7°∕s，陀螺減小至0.55°∕s；在（220～300）Hz階段，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)處在穩(wěn)定階段。其中編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)減小至1.7°∕s，陀螺減小至0.55°∕s。系統(tǒng)不帶電陀螺、系統(tǒng)穩(wěn)速控制陀螺、Z向擺掃軌跡控制隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)角速度和角位置精度，如圖10所示。試驗(yàn)4：Z向-隨機(jī)。頻率范圍：（15～300）Hz。幅值：1.48g。

圖10 Z向擺掃軌跡隨機(jī)振動(dòng)不帶電控制和穩(wěn)速控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)Fig.10 Data of Random Vibration Uncharged Control and Steady Speed Control System of Z-Sweep Trajectory

從圖10可以獲得表7，其中可以看出隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境下，不帶電、穩(wěn)速控制和擺掃軌跡控制的角速度精度均方根值沒(méi)有明顯差別。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)環(huán)境下，擺掃軌跡控制的角速度精度均方根值為1.27°∕s，滿足總體指標(biāo)要求。

表7 Z向隨機(jī)控制角速度精度和角位置精度Tab.7 Z-Direction Random Control Angular Velocity Accuracy and Angular Position Accuracy

4 結(jié)論

針對(duì)三線陣航攝儀在飛行過(guò)程中因自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷或外部環(huán)境的變化產(chǎn)生振動(dòng)，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)精度不足無(wú)法完成拍攝任務(wù)的問(wèn)題，進(jìn)行CAE仿真以及振動(dòng)模擬試驗(yàn)，通過(guò)分析以及結(jié)果相結(jié)合，三線陣航攝儀擺掃機(jī)構(gòu)在無(wú)減震器的狀態(tài)下，擺掃機(jī)構(gòu)的最大應(yīng)力為30.07MPa（3σ），最大變形為0.23mm（3σ），在有減震器的狀態(tài)下，擺掃機(jī)構(gòu)的最大應(yīng)力為62.35MPa（3σ），最大變形為0.25mm（3σ），兩種情況均符合總體指標(biāo)對(duì)變形和應(yīng)力的要求。三線陣航攝儀擺掃機(jī)構(gòu)在Y或Z方向穩(wěn)速振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，陀螺和編碼器差分?jǐn)?shù)據(jù)基本一致；在Y或Z方向隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，Y方向的擺掃軌跡控制的角速度精度均方根值為1.25°∕s，Z方向的為1.27°∕s，均滿足總體指標(biāo)要求。因此通過(guò)CAE仿真技術(shù)和利用振動(dòng)臺(tái)模擬的振動(dòng)試驗(yàn)可以有效的檢測(cè)三線陣航攝儀的飛行位姿的平穩(wěn)性，其結(jié)果更進(jìn)一步說(shuō)明了對(duì)三線陣航攝儀擺掃機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。