基于飞行器随机振动工艺方法适应性研究

2016-09-27贾昱晨

国防制造技术 2016年2期

关键词：振动台控制点适应性

邹　明　贾昱晨

（上海航天控制技术研究所，上海， 201109）

基于飞行器随机振动工艺方法适应性研究

邹明贾昱晨

（上海航天控制技术研究所，上海， 201109）

飞行器工程振动试验是模拟飞行器实际工况的一种测试方法，工程振动试验为飞行器环境应力筛选方法的一种，其能够在试验过程中较早地剔除生产过程中由于飞行器安装或飞行器本身而引发问题的潜在隐患，使其能够在不触及飞行器关键部位的前提下提前发现飞行器的故障。因此工程试验振动测试设备成为飞行器环境应力筛选试验工艺可靠性的重要保证。本文将基于飞行器随机振动，对飞行器的环境应力筛选试验的工艺适应性进行研究。

环境应力筛选；振动台；适应性

随着科技的发展，无论是生产机械、工程机械或是工程结构均日益向高效、高精度和大型化发展。在飞行器的生产过程中，往往通过运用最接近实际工况的形式去模拟飞行器在该工况下的实际工作状态。但在多数情况下，该模拟试验又常常伴随着正常运行生产的一种消极甚至有害现象，因此对于飞行器环境应力筛选方法着眼于尽量降低或消除对飞行器的影响，在保证飞行器可靠性的同时，完成对飞行器工程振动试验的检测。

1　飞行器工程振动试验条件

飞行器振动应力筛选是保证和提高飞行器可靠性的有效措施，此模拟试验是为了提前暴露飞行器在生产和装配过程中的早期故障，从而保证飞行器生产过程中的工艺稳定性以及飞行器的环境适应性能等目的。

根据《电子产品环境应力筛选方法》中对随机振动功率谱密度要求，飞行器随机振动功率谱密度图如图1所示，同时结合飞行器实际工况要求形成飞行器实际应力筛选随机振动功率谱密度，某飞行器工程振动功率谱密度要求如图2所示。

从上面二个图可以看出，图1功率谱密度曲线图是一个规则的梯形谱，而根据飞行器实际情况的摸索，发现功率谱密度曲线图是在规则的梯形谱中，应从一段频率之间不规则地去除一部分，进而在振动过程中避免飞行器受损。由于飞行器的尾端安装了一个敏感元件，且该元件属于高精密的机电部件，超量程的振动有可能使飞行器结构受损，而且会引起输出信号产生较大的变化，直接影响测试结果精度。因此采用适当降低功率谱密度值，即降低激励能量，可在模拟激发该实物缺陷的同时，保证上述敏感元件不因受过应力作用而使得飞行器受损。

2　飞行器工程振动试验的工艺实施情况

2.1飞行器工程振动试验工艺流程和振动条件

飞行器的测试一般包含常温调试，环境试验，应力筛选等。该飞行器调试筛选工艺流程见图3。

飞行器工程振动试验属于环境应力筛选项目。飞行器随机振动的条件是频谱为20～80Hz，+3dB/0ct斜率上升、80～350Hz，0.04g2/Hz、350～2000Hz，-3dB/0ct 斜率下降。

图1　飞行器随机振动功率谱密度图

图2　飞行器应力筛选对随机振动功率谱密度图

图3　飞行器调试筛选工艺流程

图4　电动台随机振动原理框图

2.2飞行器工程振动试验设备

本次工程振动适应性研究选用电振动台，使用电振动台进行随机振动时，整个系统和信号电动台随机振动原理框图关系见图4。

振动台采用电动式振动试验台，其工作原理是载流导体在磁场中受电磁力的作用而运动。振动台飞行器安装简意图见图5所示。

根据Fs=ma0，测试设备加速度区最大激振力为3200kgf，而对于飞行器而言，式中m包括飞行器质量（按公差上限计算）、夹具质量、动圈质量和台面质量，a为振动谱规定随机振动的加速度总均方值（g），并加上30%（正弦）余量确定振动台推力。该飞行器最大激振力为式（1）所示；

根据计算，飞行器最大激振力小于测试设备加速度区最大激振力，该工程振动试验台完全满足使用要求。

2.3飞行器工程振动环节的控制

飞行器随机振动应力筛选试验采用二点平均加二点极限组合振动控制方式。这种控制方式它的特点是：可在振动试件的关键部位进行极限控制，防止关键部位的重要部件因超振动量值而受到过应力作用使飞行器受损。飞行器振动应力筛选试验共选择4个控制点，控制点上均粘贴加速度传感器，控制点粘贴加速度传感器情况见表1，分布情况见图6。

在工程振动试验过程中，当图3-4所示的飞行器的尾部两端关键部位的极限控制点测量到实际振动量值超过所规定的极限值＋3dB以上时，极限控制点开始参与飞行器的控制，随后将超出的振动量值压缩以及限制到参考谱＋3dB之内。在压缩与限制过程中，控制值自动下降，直至关键部位的振动量值全部在参考谱＋3dB之内，并持续保持。在极限控制点的振动量值在参考谱＋3dB以内时，极限控制不参与控制，只是起测量作用。