基于DHDAS动态信号采集分析系统的折叠舵面模态试验探究

钟智+蒙万传+罗海锋

摘要：为分析、判断折叠舵面的振动特性，提前发现装配、加工缺陷，减少导弹发射事故及成本，利用DHDAS动态信号采集分析系统采集折叠舵面施加载荷后舵面的反馈数据，分析折叠舵面的模态特性，进而判断折叠舵面装配质量是否合格。

主题词：折叠舵 模态试验 动态采集系统

1 模态试验系统组成及基本原理

1.1 模态试验的系统组成

模态试验所涉及到的设备主要有：

1.2 模态试验的基本原理

模态试验的基本原理及总体流程如下图1所示：

2.模态试验探究过程

2.1 折叠舵面的载荷施加点选择

根据折叠舵面在实际飞行过程的受力情况分析，舵面的受力集中点为舵面上边缘位置，因此将载荷点设置于该处中心位置，如下图2所示：

2.2 传感器反馈数据采集点选择

根据力学分析中力矩计算公式：

M=F×L （1）

式中M——力矩；

F——力；

L——力臂。

即：折叠舵面在相同激振力作用力下，越远离支点的位置所受力矩越大，位移变化越大，振动情况越明显。因此，将传感器监测点设置于舵面的各边缘点；同时，为了全面检测舵面的振动情况，在舵面四周总共设置7处检测点，如上图2所示。

2.3 数据采集

给激振器施加随机信号，激振器根据随机信号给舵面输出随机的载荷，进而引发舵面的振动。

此时，在DHDAS软件的测量界面可以看到记录仪中显现出折叠舵面的模态参数各项实时反馈数据，如舵面各检测点的加速度、频谱等，见下图3、图4所示：

图4中频谱的分布反映了舵面振动频率，峰值处的频率表示舵面在该振动频率下发生共振运动。不规则的频谱布局代表着试验系统外其他因素造成的干扰，如噪音等。因此，当频谱布局愈趋于正态分布时，表示舵面的振动情况愈稳定，外界干涉因素越少，测出的数据愈真实。

3.模态试验结果与分析

采用该方法进行了324片折叠舵面的模态试验，其中4片舵面的试验参数测试不合格。对不合格舵面进行拆解，复查装配问题。通过对不合格舵面进行拆解，发现造成舵面模态试验不合格的原因主要是：轉轴与舵面或支臂孔之间的配合间隙问题及定位销装配问题，经过返修后，顺利解决了问题。由此可见，模态试验的结果可以有效地发现折叠舵面在装配生产中存在的问题，可以作为舵面生产质量诊断的可行方法。

4.结论：

本文通过利用DHDAS动态信号采集分析系统对导弹折叠舵面进行了模态试验的分析与探究，找到了一种有效检测舵面固有振动频率的方法，为及时发现舵面整体结构系统的稳定性问题提供了手段，为舵面生产质量的检测提供了有力的支撑。文中所采用的研究方法和试验手段同样适用于其它类似产品的结构分析。

参考文献：

[1]沃德·海伦，斯蒂芬·拉门兹，波尔·萨斯.模态分析理论与试验[M].北京：北京理工大学出版社，2001.

[2]郭威，董洪川，唐旭东，杨中巍.一种基于折叠舵面舵系统的模态分析方法[P].中国专利：CN201510882194.7，2016.