(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111406060.X (22)申请日 2021.11.24 (71)申请人 沈阳航天新 光集团有限公司 地址 110043 辽宁省沈阳市大东区东塔街3 号 (72)发明人 唐学来　徐微　孙维平　李卓　 胡广　白龙　 (74)专利代理 机构 大连万友专利代理有限公司 21219 代理人 王丽新 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 姿控动力系统 空间飞行力学环境预示方法 (57)摘要 本发明公开了一种姿控动力系统空间飞行 力学环境预示方法， 首先采用精细化网格建模 方 法， 对姿控动力系统进行有限元建模， 采用质点 法对系统中的单机进行建模， 运用刚性和柔性相 结合的连接方式对姿控动力系统进行耦合连接， 形成专用的工程建模 方法， 完成姿控动力系统整 机非线性建模。 同时加载力学环境振动条件， 得 到准确姿控动力系统力学环境响应， 消除航天产 品带来的上 天隐患。 采用Matlab程序 读取关键点 的加速度响应， 得到姿控动力系统力学环境预示 关键点准确数据， 缩短了数据提取时间， 提高了 数据处理的效率， 保证 了型号研制进度。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 114239131 A 2022.03.25 CN 114239131 A 1.姿控动力系统 空间飞行力学环境预示方法， 其特 征在于： 具体包括如下步骤： 步骤1： 简化姿控动力系统几何模型， 抽取姿控动力系统实体模型中性面， 建立壳单元 模型组件， 建立 N个属性组， N大于1， 赋予不同的壳单 元模型属性； 步骤2： 网格质量检查， 优化 不符合要求的网格； 步骤3： 单机质点建模， 在 贮箱、 气瓶及发动机单机安装位置建立局部坐标系， 在局部坐 标系中输入各 单机质心位置， 输入各 单机的质量及质心相对坐标系的转动惯量； 步骤4： 采用刚性和柔 性相结合的连接方式对姿控动力系统进行耦合连接； 步骤5： 对姿控动力系统分析模型进行空间飞行力学环境激励， 分析姿控动力系统 的共 振频率； 步骤6： 建立空间飞行力学环境载荷场， 在姿控动力系统整机模型上施加边界条件和力 学环境载荷， 创建分析工况， 设置积分步长和输出结果， 设置不同空间飞行力学环境仿 真工 况； 步骤7： 将步骤6得到的分析文件提交给有限元软件MSC.Nastran进行求解， 查看姿控动 力系统在不同工况 下加速度响应及最大加速度位置节点编号； 步骤8： 采用Matlab程序提取 结点加速度响应。 2.根据权利要求1所述的姿控动力系统空间飞行力学环境预示方法， 其特征在于： 所述 的步骤1采用Hypermesh软件对舱段、 气瓶安装板、 贮箱安装板和发动机载荷板实体模型进 行抽取中性 面， 分别定义各属性组的厚度尺寸和位置坐标。 3.根据权利要求1所述的姿控动力系统空间飞行力学环境预示方法， 其特征在于： 所述 的步骤2中网格质量检查包括网格纵横比、 翘曲度、 倾 斜度和雅克比标准检查。 4.根据权利要求1所述的姿控动力系统空间飞行力学环境预示方法， 其特征在于： 所述 的步骤4中的耦合连接具体为贮箱、 气瓶及发动机单机单元通过柔性单元与载荷板进行连 接， 载荷板通过刚性单 元与舱段进行 连接。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114239131 A 2姿控动力系统空间飞行力学环境预示方 法 技术领域 [0001]本发明涉及科学卫星探测技术领域， 具体涉及一种姿控动力系统空间飞行力学环 境预示方法。 背景技术 [0002]在姿控动力系统的飞行过程中， 经历了不 同工况的飞行阶段， 不 同的飞行阶段所 受的力学环境不同， 姿控动力系统真实力学环境预示的不准确， 必将导致姿控动力系统空 间飞行力学环境条件以及地面试验条件制 定的不合理， 常引起承力或链接结构发生破坏。 主要原因是结构的固有频率与瞬态振动激励发生耦合， 动力响应放大引起破坏。 造成不合 理的设计或不合格的产品带着隐患上天， 因此准确的空间飞行力学环境预示对姿控动力系 统的安全性和可靠性具有重要意 义。 [0003]姿控动力系统空间飞行力学环境条件是姿控动力系统及其部组件设计和地面试 验验证的重要依据， 在载荷场的激励下， 材料可能产生微裂纹， 并随时间不断扩展， 损伤连 续累积， 最后导致材料强度降低、 疲劳断裂或寿命下降， 结构局部或整体破坏。 准确的空间 飞行环境预示直接影响着姿控动力系统的总体设计水平， 姿控动力系统结构设计和地面考 核不足， 可能导致结构破坏或电子器件的失效， 空间飞行力学环境预示常容易暴露航天产 品的设计缺陷以及存在的固有缺陷， 提早暴露了产品缺陷， 对姿控动力系统结构进 行优化， 提高设计的可靠性。 [0004]现有的技术方案,CN103678822A公开了一种月球探测器软着陆冲击力学环境预示 方法， 公开了一种通过建立探测器月面软着陆的非线性有限元模型， 利用广义动力缩聚方 法对探测器进行模型降阶， 然后对降阶模型进行非线性有限元求解， 得到探测器结构的动 力学响应,CN105243246A,公开了一种基于 返回器组件的着陆力学环 境分析方法， 具体同公 开了一种通过对返回器软着陆的非线性有限元模型求解， 采用递归数字滤波方法计算结构 加速度响应的冲击谱， 用于描述返回器着陆冲击的力学环境。 [0005]上述公开的两项专利能够进行力学环境进行预测， 但是不能对模型进行精细化建 模， 力学环境预示结果不够准确， 同时只是通过分析软件本身查看分析结果， 操作步骤较 多， 降低了分析效率。 发明内容 [0006]为了解决不能准确反应姿控动力系统在载荷场的作用下加速度响应问题， 提出一 种姿控动力系统 空间飞行力学环境预示方法， 能够快速地得到关键点 准确数据。 [0007]本发明所采用的技术方案是姿控动力系统空间飞行力学环境预示方法， 具体包括 如下步骤： [0008]步骤1： 简化姿控动力系统几何模型， 抽取姿控动力系统实体模型中性面， 建立壳 单元模型组件， 建立 N个属性组， N大于1， 赋予不同的壳单 元模型属性； [0009]步骤2： 网格质量检查， 优化 不符合要求的网格；说　明　书 1/4 页 3 CN 114239131 A 3