数字预警机雷达核心零件快速检测设备结构研究

中机生产力促进中心 程 鹏 郎 宁 刘凌霄 闫 鹏

中国电子科技集团公司第三十八研究所 武斌功 陈 桥

1 引言

空警500 数字预警机和新一代数字预警机的预警系统是中国自主研制的大型、全天候、多传感器空中预警与指挥控制系统，它的服役填补了解放军装备预警机的空白，领先于美俄同类产品，达到世界领先水平。 当前制造过程主要依赖进口设备，限制了国防工业的发展，急需研制相关检测设备，解决数字预警机雷达制造装备受制于人和缺乏规模化成套成线加工能力的问题，满足数字预警机大批量稳定生产需求。

本文对数字预警机雷达核心零件快速检测设备结构进行研究，旨在满足数字预警机雷达零件的高质量、快节奏、快速响应的高速发展需求，提升专项成果在军工电子领域重点产品研发与实际生产中的应用水平。

2 国内外研究现状

精密测量与制造密切相关，相辅相成，计量与测试技术的发展推动着精密制造业的发展； 而精密制造技术水平的提高，又反过来为性能优越、高精密的仪器设备提供了物质上的保证。 由于我国基于精密检测等的智能装备制造的前沿研究相对落后，使得中国机械工程领域的研究水平与世界发达国家相比仍然存在较大差距。

在设备结构制造方面，采用有限元仿真计算，可有效分析结构合理性。 之前已有国内专家通过有限元对基于田间实测载荷的拖拉机转向驱动桥壳进行了疲劳寿命分析，也有通过有限元对西堠门公铁两用大桥主桥嵌岩重力锚进行了设计及受力分析，也有对新奥法隧道穿越下伏断层破碎带高速公路进行了有限元分析。 吸取他们的经验，中机生产力促进中心及中国电子科技集团公司第三十八研究所通过有限元对三坐标横梁进行了静力分析。

3 数字预警机雷达核心零件快速检测设备结构有限元分析

考虑待测零件结构特征、加工工艺特点、操作人员的方便性和舒适性，兼顾设备成本、人力成本、能源成本、场地成本、管理成本以及设备柔性等因素提出一种基于多传感器信息融合的自动化尺寸检测设备，即以三坐标测量仪为主体，通过搭载多种传感器获得丰富、精确、可靠的检测，具体见图1。 对检测设备进行结构分析，得到其主要承重部位及易失效部位为花岗岩横梁，特对此进行有限元仿真分析。

图1 检测设备

（1） Von Mises 屈服准则

Von Mises 屈服准则是一个比较通用的屈服准则，适合于大多数材料，其等效应力见式（1）。

式中，σ1，σ2，σ3为三个方向上的主应力。

图2 为Von Mises 屈服准则，在三维主应力空间中，Von Mises 屈服面是一个以σ1=σ2=σ3为轴的圆柱面； 在二维中，屈服面内部的任何应力状态都是弹性的，屈服面外部的任何应力状态都会引起屈服。

图2 Von Mises 屈服准则

（2） 有限元分析过程

对三坐标测量仪横梁有限元模型划分网格，包括21767 个单元、36344 个节点。 横梁模型材质属性为花岗岩，其模型类型为线性弹性同向性，屈服准则选取为最大von Mises 应力，屈服强度为2.6e+13N/m2，弹性模量为1.5e+13N/m2，泊松比为0.394，质量密度为3000kg/m3，抗剪模量为0N/m2。 约束横梁模型底面位移，在上面施加力784N。

（3） 仿真结果及分析

对横梁模型的应力、位移及应变进行有限元分析，其计算结果见图3～图5。 由此三图可得，最小von Mises 应力为1.895e+02N/m2，最大为1.386e+05N/m2； 最小合位移为0.000e+00mm，最大为3.801e-06mm； 最小对等应变为1.934e-11，最大为6.756e-09。 该结果符合设计要求，可保证测量精度。

图3 横梁应力云图

图4 横梁位移云图

图5 横梁应变云图

4 结论

通过对数字预警机雷达核心零件快速检测设备结构进行研究，得到三坐标测量仪横梁是重点研究对象。 对横梁进行有限元计算，得到其应力、位移、应变分布云图，证明该横梁结构符合测量设备要求。