运载火箭结构动特性分析工具的设计与实现

杨 亮，完颜振海，杜可君，聂蓉梅，孙树森

(北京宇航系统工程研究所，北京 100076)



运载火箭结构动特性分析工具的设计与实现

杨 亮，完颜振海，杜可君，聂蓉梅，孙树森

(北京宇航系统工程研究所，北京 100076)

运载火箭的结构模型复杂，只有通过开发专用的仿真分析软件，才能高效、便捷的对其开展动力学特性分析；为保证工具建设的实用性，该软件基于航天领域应用广泛的Patran/Nastran软件进行二次开发；针对仿真分析流程,设计实现了运载火箭结构动特性分析工具,涵盖了建模与计算模块、结果后处理模块、模态筛选模块与模型修正模块，并提炼了其中的关键技术；经工程实践表明，工具可提升设计效率，且计算结果准确、通用性与扩展性强，在工程中具备良好的应用价值。

运载火箭；结构动特性；仿真分析；工程应用

0 引言

结构动特性分析是运载火箭姿态控制系统设计、载荷计算的基础,在火箭总体设计中占有十分重要的地位,国内外运载火箭高度重视全箭动特性分析及试验工作[1]。土星-V和航天飞机在研制阶段不仅进行了多种尺寸的缩比模型试验,而且为了确保有限元分析结果的可靠性最终都进行了全箭振动试验[2-4]。

结构动特性是运载火箭重要的固有特性之一，动特性决定结构在一项或多项载荷条件下的响应情况，合理、精确的结构动特性预示结果是结构稳定性分析的前提，是姿态控制设计、载荷计算的重要依据，同时可以为结构设计提供有效的支持。……