鄒　明　賈昱晨

（上海航天控制技術(shù)研究所，上海， 201109）

基于飛行器隨機振動工藝方法適應(yīng)性研究

鄒明賈昱晨

（上海航天控制技術(shù)研究所，上海， 201109）

飛行器工程振動試驗是模擬飛行器實際工況的一種測試方法，工程振動試驗為飛行器環(huán)境應(yīng)力篩選方法的一種，其能夠在試驗過程中較早地剔除生產(chǎn)過程中由于飛行器安裝或飛行器本身而引發(fā)問題的潛在隱患，使其能夠在不觸及飛行器關(guān)鍵部位的前提下提前發(fā)現(xiàn)飛行器的故障。因此工程試驗振動測試設(shè)備成為飛行器環(huán)境應(yīng)力篩選試驗工藝可靠性的重要保證。本文將基于飛行器隨機振動，對飛行器的環(huán)境應(yīng)力篩選試驗的工藝適應(yīng)性進(jìn)行研究。

環(huán)境應(yīng)力篩選；振動臺；適應(yīng)性

隨著科技的發(fā)展，無論是生產(chǎn)機械、工程機械或是工程結(jié)構(gòu)均日益向高效、高精度和大型化發(fā)展。在飛行器的生產(chǎn)過程中，往往通過運用最接近實際工況的形式去模擬飛行器在該工況下的實際工作狀態(tài)。但在多數(shù)情況下，該模擬試驗又常常伴隨著正常運行生產(chǎn)的一種消極甚至有害現(xiàn)象，因此對于飛行器環(huán)境應(yīng)力篩選方法著眼于盡量降低或消除對飛行器的影響，在保證飛行器可靠性的同時，完成對飛行器工程振動試驗的檢測。

1　飛行器工程振動試驗條件

飛行器振動應(yīng)力篩選是保證和提高飛行器可靠性的有效措施，此模擬試驗是為了提前暴露飛行器在生產(chǎn)和裝配過程中的早期故障，從而保證飛行器生產(chǎn)過程中的工藝穩(wěn)定性以及飛行器的環(huán)境適應(yīng)性能等目的。

根據(jù)《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》中對隨機振動功率譜密度要求，飛行器隨機振動功率譜密度圖如圖1所示，同時結(jié)合飛行器實際工況要求形成飛行器實際應(yīng)力篩選隨機振動功率譜密度，某飛行器工程振動功率譜密度要求如圖2所示。

從上面二個圖可以看出，圖1功率譜密度曲線圖是一個規(guī)則的梯形譜，而根據(jù)飛行器實際情況的摸索，發(fā)現(xiàn)功率譜密度曲線圖是在規(guī)則的梯形譜中，應(yīng)從一段頻率之間不規(guī)則地去除一部分，進(jìn)而在振動過程中避免飛行器受損。由于飛行器的尾端安裝了一個敏感元件，且該元件屬于高精密的機電部件，超量程的振動有可能使飛行器結(jié)構(gòu)受損，而且會引起輸出信號產(chǎn)生較大的變化，直接影響測試結(jié)果精度。因此采用適當(dāng)降低功率譜密度值，即降低激勵能量，可在模擬激發(fā)該實物缺陷的同時，保證上述敏感元件不因受過應(yīng)力作用而使得飛行器受損。

2　飛行器工程振動試驗的工藝實施情況

2.1飛行器工程振動試驗工藝流程和振動條件

飛行器的測試一般包含常溫調(diào)試，環(huán)境試驗，應(yīng)力篩選等。該飛行器調(diào)試篩選工藝流程見圖3。

飛行器工程振動試驗屬于環(huán)境應(yīng)力篩選項目。飛行器隨機振動的條件是頻譜為20～80Hz，+3dB/0ct斜率上升、80～350Hz，0.04g2/Hz、350～2000Hz，-3dB/0ct 斜率下降。

圖1　飛行器隨機振動功率譜密度圖

圖2　飛行器應(yīng)力篩選對隨機振動功率譜密度圖

圖3　飛行器調(diào)試篩選工藝流程

圖4　電動臺隨機振動原理框圖

2.2飛行器工程振動試驗設(shè)備

本次工程振動適應(yīng)性研究選用電振動臺，使用電振動臺進(jìn)行隨機振動時，整個系統(tǒng)和信號電動臺隨機振動原理框圖關(guān)系見圖4。

振動臺采用電動式振動試驗臺，其工作原理是載流導(dǎo)體在磁場中受電磁力的作用而運動。振動臺飛行器安裝簡意圖見圖5所示。

根據(jù)Fs=ma0，測試設(shè)備加速度區(qū)最大激振力為3200kgf，而對于飛行器而言，式中m包括飛行器質(zhì)量（按公差上限計算）、夾具質(zhì)量、動圈質(zhì)量和臺面質(zhì)量，a為振動譜規(guī)定隨機振動的加速度總均方值（g），并加上30%（正弦）余量確定振動臺推力。該飛行器最大激振力為式（1）所示；

根據(jù)計算，飛行器最大激振力小于測試設(shè)備加速度區(qū)最大激振力，該工程振動試驗臺完全滿足使用要求。

2.3飛行器工程振動環(huán)節(jié)的控制

飛行器隨機振動應(yīng)力篩選試驗采用二點平均加二點極限組合振動控制方式。這種控制方式它的特點是：可在振動試件的關(guān)鍵部位進(jìn)行極限控制，防止關(guān)鍵部位的重要部件因超振動量值而受到過應(yīng)力作用使飛行器受損。飛行器振動應(yīng)力篩選試驗共選擇4個控制點，控制點上均粘貼加速度傳感器，控制點粘貼加速度傳感器情況見表1，分布情況見圖6。

在工程振動試驗過程中，當(dāng)圖3-4所示的飛行器的尾部兩端關(guān)鍵部位的極限控制點測量到實際振動量值超過所規(guī)定的極限值＋3dB以上時，極限控制點開始參與飛行器的控制，隨后將超出的振動量值壓縮以及限制到參考譜＋3dB之內(nèi)。在壓縮與限制過程中，控制值自動下降，直至關(guān)鍵部位的振動量值全部在參考譜＋3dB之內(nèi)，并持續(xù)保持。在極限控制點的振動量值在參考譜＋3dB以內(nèi)時，極限控制不參與控制，只是起測量作用。

圖5　振動臺安裝簡意圖

圖6　控制點粘貼情況圖

表1　控制點粘貼加速度傳感器情況

圖7　飛行器振動曲線

2.4飛行器應(yīng)力篩選試驗結(jié)果

通過上述分析和試驗表明該工程振動臺完全適應(yīng)該飛行器力學(xué)試驗的工藝性要求，在保證飛行器在生產(chǎn)過程中提前暴露飛行器問題的情況下，緩解了飛行器批生產(chǎn)的壓力，使飛行器在期望最惡劣的貯存和運輸環(huán)境的情況下不致飛行器受損。飛行器振動曲線見圖7。

通過上述測試結(jié)果可以看出，飛行器工程振動測試數(shù)據(jù)滿足各項技術(shù)指標(biāo)要求，可見該測試設(shè)備可以運用于飛行器應(yīng)力篩選試驗，滿足工藝適應(yīng)性要求和飛行器需求。

3　結(jié)論

通過對該工程振動設(shè)備的工藝適應(yīng)性研究，表明該測試設(shè)備完全適用于飛行器工程振動試驗，進(jìn)而提高了設(shè)備的+收使用效率，保證了飛行器的生產(chǎn)，進(jìn)而驗證了該飛行器環(huán)境應(yīng)力篩選工藝適應(yīng)性。為該飛行器生產(chǎn)的可靠性提供了保證。

（References）

［1］李德葆，陸秋海.工程振動試驗分析［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［2］胡壽松.自動控制原理［M］.科學(xué)出版社，2007.