弹性飞行器飞行动力学建模与刚柔耦合阶次分析

作     者：安阳 王天舒 AN Yang;WANG Tianshu

作者机构：清华大学航天航空学院北京100084 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2024年第45卷第2期

页      面：240-249页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12172213) 

主　　题：弹性飞行器 耦合动力学 刚柔耦合阶次 虚功率原理 混合坐标法 

摘      要：基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹性本体和刚体舵面组成的刚柔耦合多体系统为例,通过对比不同刚柔耦合阶次下动力学模型的时域响应与保守系统的动量计算结果,分析了动力学模型及动量公式中弹性变形项的保留阶次对动力学响应及动量计算精度的影响。揭示了传统模型忽略弹性变形高阶项可能导致的误差水平,为弹性飞行器动力学模型的简化与验证提供了参考。