Г.И. Кривень1

1 ПАО «Радиофизика» (Москва, Россия)

1 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Упругие колебания как одна из причин изменения относительного положения антенны могут генерировать сигналы помех, что приводит к ухудшению качества связи. Комплекс системных и конструктивных мероприятий, который обычно используют для противодействия их проявлениям, усложняет процесс функционирования антенны. Кроме того, изменение конструкции антенны часто не позволяет одновременно уменьшать массу и увеличивать жесткость конструкции.

Цель. Провести исследование возможности уменьшения упругих колебаний стержневых элементов антенных систем за счет пассивного демпфирования.

Результаты. Показано, что на положение пиковых значений модуля потерь и коэффициента потерь влияют объемные содержания волокнистых включений с покрытиями и физические свойства покрытия. Установлено, что максимальные значения исследуемых параметров необязательно проявляются на сверхмалых толщинах вязкоупругого слоя. Подтверждено, что положение первого пика (на малых толщинах) коэффициента потерь можно прогнозировать, зная положение первого пика модуля потерь. Выявлено, что при уменьшении отношения вещественного параметра модуля потерь вязкоупругого слоя b к модулю сдвига армирующего волокна m1, положения вторых пиков расходятся, а при прохождении некоторого порога b/m1 второй пик исчезает, а положение первого пика смещается к области больших толщин и его форма становится более пологой.

Практическая значимость. Результаты проведенного исследования могут быть использованы при проектировании несущих конструкций самолетных и космических антенн, в которых крайне важно обеспечивать достаточную жесткость при относительно небольшой массе антенны.

Кривень Г.И. Пассивное демпфирование балочных элементов антенных систем // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 9. С. 66-74. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202309-06

1. Han M.C., Li H.Y., Sun G.L., et al. Influence mechanism of antenna vibration for digital wireless communication system [J] // Chinese journal of radio science. 2021. V. 36. № 1. Р. 136-141.
2. Angeletti F., Gasbarri P., Sabatini M., Iannelli P. Design and performance assessment of a distributed vibration suppression system of a large flexible antenna during attitude manoeuvres // Acta Astronautica. 2020.
3. Телепнев П.П., Кузнецов Д.А. Основы проектирования виброзащиты космических аппаратов: Учеб. пособие. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2019. 106 c.
4. Олейников О.Б., Дубовик И.Н. Анализ устойчивости антенных конструкций при действии статических нагрузок с учетом эффекта геометрической нелинейности // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 3. С. 65-70. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202303-06.
5. Gibson R.F., Chen Y., Zhao H. Improvement of vibration damping capacity and fracture toughness in composite laminates by the use of polymeric interleaves // J. Eng. Mater. Technol. 2001. V. 123. № 3. Р. 309–314. DOI: https://doi.org/10.1115/1.1370385.
6. Yang J., Xiong J., Ma L., Wang B., Zhang G., Wu L. Vibration and damping characteristics of hybrid carbon fiber composite pyramidal truss sandwich panels with viscoelastic layers // Compos. Struct. 2013. V. 106 (February). Р. 570–580. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2013.07.015.
7. Fotsing E.R., Sola M., Ross A., Ruiz E. Lightweight damping of composite sandwich beams: Experimental analysis // J. Compos. Mater. 2013. V. 47. № 12. Р. 1501–1511.
8. Finegan I.C., Gibson R.F. Analytical modeling of damping at micromechanical level in polymer composites reinforced with coated fibers // Compos. Sci. Technol. 2000. V. 60. № 7. Р. 1077–1084.
9. Gusev A.A., Lurie S.A. Loss amplification effect in multiphase materials with viscoelastic interfaces // Macromolecules. 2009. V. 42. № 14. Р. 5372–5377.
10. Finegan I.C., Gibson R.F. Improvement of damping at the micromechanical level in polymer composite materials under transverse normal loading by the use of special fiber coatings // J. Vibr. Acoust. Trans. Asme. 1998. V. 120. № 2. Р. 623–627.
11. Lurie S., Minhat M., Tuchkova N., Soliaev J. On remarkable loss amplification mechanism in fiber reinforced laminated composite materials // Appl. Compos. Mater. 2014. V. 21. № 1. Р. 179–196.
12. Gusev A.A. Time domain finite element estimates of dynamic stiffness of viscoelastic composites with stiff spherical inclusions // Int. J. Solids Struct. 2016. Р. 79–87, 88-89.
13. Gusev A.A. Optimum microstructural design of coated sphere filled viscoelastic composites for structural noise and vibration damping applications // Int. J. Solids Struct. 2017. № 128. Р. 1–10.
14. Кривень Г.И., Шавелкин Д.С. Колебание балки, состоящей из волокнистого композита с вязкоупругим покрытием // Механика композиционных материалов и конструкций. 2022. Т. 8. № 4. С. 511-523.
15. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М: Машиностроение. 1985. 472 с.
16. Arikoglu A. Multi-objective optimal design of hybrid viscoelastic/composite sandwich beams by using the generalized differential quadrature method and the non-dominated sorting genetic algorithm II // Struct. Multidiscip. Optim. 2017. V. 56. № 4. Р. 885-901.
17. Lurie S., Solyaev Y., Ustenko A. Optimal Damping Behavior of a Composite Sandwich Beam Reinforced with Coated Fibers // Applied Composite Materials. 2018. № 26. Р. 389–408.