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运载火箭的密频特性及其发动机隔振

王磊  
【摘要】:由于新型大推力发动机的应用,运载火箭的力学环境不断恶化,有效的隔离发动机向卫星等仪器设备的振动传递成为一个大问题。本文使用Patran软件对运载火箭进行建模,使用Nastran软件进行后处理,为了减少不必要的模态计算,本文采用传统的多分支梁结构建模。由于梁模型对实体结构的简化比较大,这里为了对建立的梁模型进行验证,根据运载火箭的实体结构,建立了三维模型。通过计算得知,梁模型各阶频率的误差最大为6%,可以很好的模拟运载火箭的真实结构。 通过计算我们发现运载火箭模态密集,不适合进行主动隔振,这里就采用被动的方法,使用金属橡胶垫对火箭的发动机进行隔振。这里用PCL语言的参数化建模,通过Visual C++软件进行辅助编程,实现参数的可视化修改,以及模态、传递率计算的批处理实现。最终由大量参数的计算结果,通过分析计算,确定金属橡胶材料各个参数对运载火箭的频率,及传递率的影响。 本文主要研究了金属橡胶垫的高度和横截面积对金属橡胶隔振效果的影响,随着高度的增大或者面积的增大,金属橡胶的隔振效果都是越来越好,只是影响效果的变化逐渐减慢。当对于每一个发动机的金属橡胶的高度取0.1m,横截面积取0.6m~2时,传递率可以降低50%左右,可以得到很好的隔振效果。


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