书 书 书犐犆犛 ４９ ． ０２０ 犆犆犛犞 ７０ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G27 /G28 /G29 /G2A 犌犅 ／ 犜 ４０５３８ — ２０２１ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G28 /G29 /G2A /G2B /G2C /G2D 犛狋狉狌犮狋狌狉犪犾狊狋犻犳犳狀犲狊狊犮狅狀狋狉狅犾狉犲狇狌犻狉犲犿犲狀狋狊狅犳狊狆犪犮犲狏犲犺犻犮犾犲 　 ２０２１  ０８  ２０ /G2E /G2F ２０２２  ０３  ０１ /G30 /G31 /G27 /G28 /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G27 /G28 /G29 /G2A /G33 /G2F /G30 /G34 /G35 /G36 /G2E /G2F书 书 书目 　　 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 一般要求 １ ………………………………………………………………………………………………… ５ 　 控制流程 ２ ………………………………………………………………………………………………… ６ 　 控制要求 ２ ………………………………………………………………………………………………… 　 ６．１ 　 刚度控制策划 ２ ……………………………………………………………………………………… 　 ６．２ 　 刚度指标分配 ２ ……………………………………………………………………………………… 　 ６．３ 　 刚度指标闭环控制 ５ ………………………………………………………………………………… 　 ６．４ 　 刚度指标验证 ５ ……………………………………………………………………………………… Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ４０５３８ — ２０２１ 前 　　 言 　　 本文件按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２０２０ 《 标准化工作导则 　 第 １ 部分 ： 标准化文件的结构和起草规则 》 的规定起草 。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。 本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ４２５ ） 提出并归口 。 本文件起草单位 ： 北京宇航系统工程研究所 、 北京空间飞行器总体设计部 、 中国航天标准化研究所 。 本文件主要起草人 ： 林宏 、 王国辉 、 陈益 、 张新宇 、 彭慧莲 、 朱剑涛 、 周文勇 、 潘忠文 、 高峰 、 梁东平 、 刘欣 、 王雪梅 、 谢萱 、 胡勇 、 李青 、 徐岩 。 Ⅲ 犌犅 ／ 犜 ４０５３８ — ２０２１ 空间飞行器结构刚度控制要求 １ 　 范围 本文件规定了空间飞行器结构刚度控制的一般要求 、 控制流程 、 控制要求 。 本文件适用于空间飞行器结构刚度控制 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。 其中 ， 注日期的引用文件 ， 仅该日期对应的版本适用于本文件 ； 不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ２２９８ 　 机械振动 、 冲击与状态监测 　 词汇 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ２２９８ 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 刚度指标 　 狊狋犻犳犳狀犲狊狊犻狀犱犲狓 描述结构刚度特性的技术指标 。 　　 注 ： 一般指固有频率 、 截面刚度 、 截面柔度等 。 ３ ． ２ 主结构 　 狆狉犻犿犪狉狔狊狋狉狌犮狋狌狉犲 用于传递和承受主要载荷 ， 决定结构整体模态特征的舱段 、 框架 、 杆系等部件 。 ３ ． ３ 有效载荷组合体 　 犪狊狊犲犿犫犾狔狅犳狆犪狔犾狅犪犱狊 通过串联 、 并联或串并联组合方式 ， 将多个主结构部件与有效载荷进行连接的集合体 。 　　 注 ： 一般指飞船的多舱串联组合体 、 多星适配器与卫星组合体 、 运载器上面级与卫星组合体等 。 ３ ． ４ 子结构频率 　 狊狌犫狊狋狉狌犮狋狌狉犲犳狉犲狇狌犲狀犮狔 在固支状态下有效载荷组合体的整体横向 、 纵向 、 扭转模态频率 。 　　 注 ： 一般不包括局部结构的呼吸振型频率 。 ４ 　 一般要求 ４ ． １ 　 刚度控制要求应贯穿于方案 、 初样 、 试样 ／ 正样等所有研制阶段 ， 以方案阶段的刚度控制策划为起点 ， 以试样 ／ 正样阶段的刚度指标验证为结束 。 ４ ． ２ 　 刚度分配控制应覆盖空间飞行器的全部工作剖面 ， 如地面操作段 、 发射段 （ 太阳能帆板和大型可展开部件为收拢状态 ）、 在轨运行段 （ 大型可展开部件为展开状态 ）、 再入大气层飞行段等 。 ４ ． ３ 　 刚度指标应按整器 ／ 有效载荷组合体 、 舱段 、 组件顺序进行逐级分解 ， 并在所有研制阶段确认各级 １ 犌犅 ／ 犜 ４０５３８ — ２０２１ 技术指标的满足情况 。 ４ ． ４ 　 针对不满足刚度指标要求的情况 ， 应分析产生的原因 、 造成的影响 ， 制定解决措施并通过仿真或试验进行验证 。 ５ 　 控制流程 空间飞行器刚度控制的流程应包括 ： 刚度控制策划 、 刚度指标分配 、 刚度指标闭环控制 、 刚度指标验证 ， 并在整个研制过程中统筹推进和逐步迭代 。 ６ 　 控制要求 ６ ． １ 　 刚度控制策划 ６ ． １ ． １ 　 空间飞行器应将刚度控制作为结构设计的重要工作内容之一 ， 并制定刚度控制策划 。 ６ ． １ ． ２ 　 针对不同工作剖面中的空间飞行器受力特点 、 姿态稳定设计等要求 ， 设计方与承研承制单位通过协商 ， 识别出必须开展刚度控制的重点产品对象 ， 如在轨运行段可展开的大尺寸太阳能帆板和伞状天线 、 对刚度较为敏感的有效载荷分离面 、 受再入环境影响较大的次级结构 、 搭载运载器飞行段的空间飞行器主结构等 。 对不均匀温度分布或温度交变等较为敏感的结构 ， 需提出相应的刚度指标要求 。 ６ ． １ ． ３ 　 针对识别出的刚度控制对象 ， 由设计方确定初步的刚度控制要求和设计允许区间 。 ６ ． １ ． ４ 　 整器 ／ 有效载荷组合体 、 舱段 、 组件等承研承制单位针对设计方下发的刚度控制要求开展适应性设计及分析 ， 完成意见反馈和满足情况 。 ６ ． １ ． ５ 　 设计方将各方认可 、 会签完整的刚度控制要求及详细技术指标 ， 分解到承研承制单位的产品设计要求中 ， 再由相应的承研承制单位依次分解到单机或部组件的产品设计要求中 。 ６ ． １ ． ６ 　 设计方对整器 ／ 有效载荷组合体 、 舱段 、 组件等承研承制单位的设计方案进行审查时 ， 对不利于刚度控制的内容应提出修改意见 。 ６ ． １ ． ７ 　 针对研制过程中出现的刚度指标不满足情况 ， 需及时记录 、 沟通 ， 并分析原因和开展影响分析 ； 经多方协商后制定纠正措施 ， 跟踪监督实施结果 。 ６ ． ２ 　 刚度指标分配 ６ ． ２ ． １ 　 刚度指标表达方式 ６ ． ２ ． １ ． １ 　 刚度指标一般包括固有频率 、 截面刚度 、 截面柔度 、 使用或设计载荷作用下的位移量 、 结构动力学放大倍数等指标 。 ６ ． ２ ． １ ． ２ 　 固有频率指标一般指子结构的横向 、 扭转 、 纵向频率 ， 应避开非允许设计区间 ， 且基频不小于某规定值 。 ６ ． ２ ． １ ． ３ 　 截面刚度指标一般包括抗弯刚度 犈 犻 犐 犻 、 抗拉刚度 犈 犻 犃 犻 和抗扭刚度 犌 犻 犑 犻 ， 应不小于某规定值 。 截面刚度指标中不包括部段的上下端框刚度贡献 。 ６ ． ２ ． １ ． ４ 　 截面柔度指标一般包括整体抗弯柔度 δ α 、 整体抗拉柔度 δ Ｔ 和整体抗扭柔度 δ θ ， 应不大于某规定值 ， 见公式 （ １ ） ～ 公式 （ ３ ）。 δ α ＝ ∑ 狀 犻 ＝ １ 犾 犻 犈 犻 犐 犻 …………………………（ １ ） δ Ｔ ＝ ∑ 狀 犻 ＝ １ 犾 犻 犈 犻 犃 犻 …………………………（ ２ ） δ θ ＝ ∑ 狀 犻 ＝ １ 犾 犻 犌 犻 犑 犻 …………………………（ ３ ） ２ 犌犅 ／ 犜 ４０５３８ — ２０２１ 　　 式中 ： δ α ——— 整体抗弯柔度系数 ， 指单位弯矩产生的转角 ， 单位为弧度每牛米 ［ ｒａｄ ／（ Ｎ · ｍ ）］； δ Ｔ ——— 整体抗拉柔度系数 ， 指单位轴力产生的变形 ， 单位为米每牛 （ ｍ ／ Ｎ ）； δ θ ——— 整体抗扭柔度系数 ， 指单位扭矩产生的扭转角 ， 单位为弧度每牛米 ［ ｒａｄ ／（ Ｎ · ｍ ）］； 犾 犻 ——— 第 犻 个部段的长度 ， 单位为米 （ ｍ ）； 犈 犻 ——— 第 犻 个部段的弹性模量 ， 单位为帕 （ Ｐａ ）； 犐 犻 ——— 第 犻 个部段的截面惯性矩 ， 单位为四次方米 （ ｍ ４ ）； 犃 犻 ——— 第 犻 个部段的截面积 ， 单位为平方米 （ ｍ ２ ）； 犌 犻 ——— 第 犻 个部段的剪切模量 ， 单位为帕 （ Ｐａ ）； 犑 犻 ——— 第 犻 个部段的截面极惯性矩