Un método simple para identificar la frecuencia natural de un microsatélite con una estructura primaria hecha de aleación de aluminio
Autores: Okuyama, Kei-ichi; Yoshikawa, Keigo; Oue, Chihiro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un método simple para identificar la frecuencia natural de un microsatélite con una estructura primaria hecha de aleación de aluminio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Micro satélites
Diseño estructural
Análisis de frecuencia natural
Método de elementos finitos
Pruebas de vibración
Frecuencia natural mínima
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Los micro satélites deben sobrevivir a condiciones mecánicas severas durante su fase de lanzamiento. Por lo general, el diseño estructural de un micro satélite se realiza utilizando el análisis de tensiones internas y el análisis de frecuencia natural, que se basan en un método de elementos finitos (FEM). La validez de este diseño estructural se evalúa a través de pruebas de vibración. En una etapa temprana de desarrollo, que cuenta con un modelo FEM de un satélite en proceso de creación, la presunción de la frecuencia natural mínima de un satélite puede ser difícil. En este estudio, se aclaró un método simple para determinar las frecuencias naturales mínimas longitudinales y laterales de los micro satélites durante la fase de ascenso. La estructura de los micro satélites utilizados en esta investigación está hecha de aleación de aluminio y tienen una estructura monocoque. El módulo de Young y el momento de inercia del área utilizados para calcular las frecuencias naturales mínimas se determinaron utilizando la relación de área de la estructura monocoque con respecto al satélite completo. Cuando se utiliza el método propuesto en este estudio, los valores calculados coinciden con los valores probados por vibración dentro del 10%. En particular, en el caso de los satélites tipo W6U, los dos coinciden dentro de un rango de aproximadamente 2% en la dirección longitudinal y aproximadamente 5% en la dirección lateral. En las etapas tempranas del diseño de la estructura de un satélite, cuando no se puede crear un FEM, el método propuesto funcionará de manera efectiva como método para determinar la frecuencia natural mínima. Con el fin de simplificar el proceso de desarrollo de micro satélites, este documento describe un método de estimación práctica de la frecuencia natural mínima para micro satélites.
Descripción
Los micro satélites deben sobrevivir a condiciones mecánicas severas durante su fase de lanzamiento. Por lo general, el diseño estructural de un micro satélite se realiza utilizando el análisis de tensiones internas y el análisis de frecuencia natural, que se basan en un método de elementos finitos (FEM). La validez de este diseño estructural se evalúa a través de pruebas de vibración. En una etapa temprana de desarrollo, que cuenta con un modelo FEM de un satélite en proceso de creación, la presunción de la frecuencia natural mínima de un satélite puede ser difícil. En este estudio, se aclaró un método simple para determinar las frecuencias naturales mínimas longitudinales y laterales de los micro satélites durante la fase de ascenso. La estructura de los micro satélites utilizados en esta investigación está hecha de aleación de aluminio y tienen una estructura monocoque. El módulo de Young y el momento de inercia del área utilizados para calcular las frecuencias naturales mínimas se determinaron utilizando la relación de área de la estructura monocoque con respecto al satélite completo. Cuando se utiliza el método propuesto en este estudio, los valores calculados coinciden con los valores probados por vibración dentro del 10%. En particular, en el caso de los satélites tipo W6U, los dos coinciden dentro de un rango de aproximadamente 2% en la dirección longitudinal y aproximadamente 5% en la dirección lateral. En las etapas tempranas del diseño de la estructura de un satélite, cuando no se puede crear un FEM, el método propuesto funcionará de manera efectiva como método para determinar la frecuencia natural mínima. Con el fin de simplificar el proceso de desarrollo de micro satélites, este documento describe un método de estimación práctica de la frecuencia natural mínima para micro satélites.