Page 72 - 《振动工程学报》2026年第3期

672 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

抑振效果。同时，相比于单稳态一体化装置，双稳态
一体化装置对于共振引起的低频峰值降低尤其明
显，且其余频段中并未产生高于低频共振峰的响应。

3. 2 能量收集效果

3. 2. 1 定速工况
为了探究双稳态抑振俘能一体化装置的能量收
集效果，飞轮转速设定为 4000 r/min，与定速抑振性
能评价工况保持一致，计算在恒定转速下的电压/电
功率时频云图，如图 11 所示。

图 12 实际载荷下收集电压/电功率响应瀑布图
Fig. 12 Waterfall diagrams of collected voltage/electrical
power response under actual load

要是由于能量收集效率与压电薄膜产生的变形正相
关，而随着飞轮转速的增高，双稳态抑振俘能一体化
装置的响应也呈现上升趋势。

4 主动发射段

飞轮系统受到火箭传来的振动载荷形式主要为
加速度激励，根据参考文献［28］给出的主动发射阶
段输入载荷条件，其主动发射段加速度载荷如图 13
图 11 飞轮实际扰振作用下收集电压/电功率时频云图 所示。
Fig. 11 Time-frequency contour diagrams of collected
voltage/electrical power under the actual disturbance

从图 11（a）中可以发现，有效能量收集频带位
于 8~11 Hz 以及 55~80 Hz 范围内，与第 2.1.1 节中
位移响应所对应。除此之外，图 11（b）表明，几乎在
频率区间 20~120 Hz 中都能收集到可观的电功率。
3. 2. 2 变速工况
为了研究变转速工况下的能量收集效果，计算
不同转速（转速范围为 100~6000 r/min）下对应安 图 13 主动发射段加速度载荷
装双稳态抑振俘能一体化装置后电压/电功率响应 Fig. 13 Acceleration load in the active launch phase
曲线，如图 12 所示。
4. 1 抑振性能
从图 12 中可以发现，双稳态抑振俘能一体化装
置在不同飞轮转速下均可实现能量收集，且随着飞 使用表 1 中参数，将加速度载荷代入有重力场
轮转速的升高，收集电压及电功率都随之上升，这主 模型，即式（7）中，得到随载荷变化的加速度响应曲