衛(wèi)星和航天器中4種常見的振動和微振動源

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2024-12-07 15:29:53【大中小】

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為了完成前往地球軌道或更遠的長途旅行，航天器必須設(shè)計為具有非常精確的功能。在發(fā)射前運輸和動力飛行期間，即使是簡單的振動也會干擾航天器的功能。這些簡單的振動來自許多不同的來源，可能會抑制航天器充分發(fā)揮其潛力。

航天器工程師還必須關(guān)注航天器在軌道上運行時來自自身運動部件的非常小的振動，稱為微振動。微振動通常是正弦振動，可能存在一些整數(shù)諧波和隨機振動。
在這篇文章中，我們將討論衛(wèi)星和航天器中最常見的四種振動和微振動源，以及如何在應(yīng)用中減少或防止它們。

振動和微振動的前4個來源
了解振動的來源以防止或減輕其影響非常重要。讓我們回顧一下您在項目中應(yīng)該注意的四個常見來源。
1. 步進電機
步進電機將一個完整的旋轉(zhuǎn)分成多個相等的步長，從而在步長之間產(chǎn)生振動。步進電機的常見用途包括：
驅(qū)動太陽能電池陣列
指向天線
操作壓緊和釋放機構(gòu)

2. 低溫冷卻器
顧名思義，太空低溫冷卻器用于將敏感的航天器部件冷卻至低溫。一些使用低溫冷卻器保持涼爽（從而保持其功能）的儀器包括：
紅外探測器
伽馬射線探測器
X 射線探測器

在低溫冷卻器內(nèi)，氫氣或氦氣從氣體冷卻成液體，然后加熱回氣態(tài)。大部分振動來自低溫冷卻器壓縮機中的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)部件，因為它通過相變處理氣體。

3. 反作用輪
許多航天器使用反作用輪進行姿態(tài)控制，它控制物體相對于慣性參考系或其他實體的方向。通常，由電動機驅(qū)動的 3 到 4 個反作用輪一起使用。它們的主要功能是在將天線、激光或望遠鏡指向非常特定的方向時，以微小的增量旋轉(zhuǎn)航天器。

反作用輪的大部分振動來自：
電機噪聲
旋轉(zhuǎn)不平衡
軸承干擾
角加速度

許多這些振動干擾可以通過隔振或各種阻尼技術(shù)來減輕。

4. 非移動源
非移動源甚至可能產(chǎn)生明顯的振動。航天器上一些常見的非移動源可能包括：
電子學(xué)
傳感器
各種關(guān)節(jié)、閂鎖或鉸鏈處的應(yīng)變能釋放
由于溫度的快速變化，太陽能電池板、天線等的彎曲

如何減少振動和微振動的影響
航天器對振動如此敏感，部分原因是船上的石英晶體振蕩器。振蕩器在各種振動下不能很好地工作，必須設(shè)計為能夠承受振動并防止相位噪聲。

為了立即減少這個問題，請確保振蕩器放置在盡可能遠離航天器上的振動機械和組件的位置。

您還可以：
設(shè)計航天器的結(jié)構(gòu)以減少微振動的傳遞率。
通過對圖像進行后處理來減少微振動。
通過隔離噪聲源來減少噪聲源產(chǎn)生的機械噪聲。

與我們一起走得更遠

我們希望本文能幫助您更好地了解如何發(fā)現(xiàn)振動和微振動，這些振動和微振動會顯著影響衛(wèi)星和航天器中晶體振蕩器（和其他敏感元件）的功能。

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