密封舱控制力矩陀螺振动噪声控制分析与验证
2022-04-21姚丽坤侯永青金玮玮
噪声与振动控制 2022年2期
游 进,姚丽坤,王 昊,侯永青,金玮玮
(1.北京空间飞行器总体设计部,北京100094; 2.中国航天员科研训练中心, 北京100094)
控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope,CMG)是航天器空间飞行时调整姿态的执行部件,CMG通过高速旋转的转子获得角动量,通过改变角动量的方向以输出力矩,该力矩作用在航天器上使其姿态发生改变。CMG 转子的转速达每分钟数千转,由于转子不平衡及机械轴承存在缺陷等原因,CMG 在输出力矩的同时会在转子工频及其倍频上输出一定幅度的扰振力[1]。CMG也有采用磁悬浮轴承的情况,其扰振输出很小,曾用于和平号空间站[2],但存在可靠性低等问题,国际空间站上使用的是含机械轴承的CMG。
空间站等在近地轨道飞行的载人航天器密封舱为薄壁隔框组合结构,薄壁厚度仅数毫米,与内部封闭声场形成声振耦合系统,非密封舱由金属或复合材料薄壁结构组成,舱段间为刚性连接,这类航天器一般安装多个CMG,后者通过支架安装在航天器结构上。由于CMG扰振频率较低,振动易在航天器舱段间传递,造成密封舱噪声过大[3],一般要求航天员睡眠区及工作区噪声不超过50 dB(A)和60 dB(A)。将振源设备远离密封舱布置是减小振源影响的有效途径,如国际空间站4个CMG被布置在远离人员生活舱的中心桁架远端,长距离衰减使其未成为密封舱噪声的重要来源[4]。
CMG 被直接安装在载人密封舱时,CMG 扰振几乎无衰减传递至密封舱结构引起舱内噪声,在此情况下减小CMG噪声的有效途径是对其进行隔振。……
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