国外环境振动试验标准分析

国外环境振 动试 验标准分析

本 文 时 国 片环 境 振 动 试 验 标 准 进 行

综 合和 分析

特 别 是 时 随机 振 动 试脸 各 种

标 准 进 行 了比 较

文 中最 后 时 国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 的 发 展趋 势提 出 了 一 些 看 法

航 空 设 备 环 境 振 动 试 验 标 准要 求 模 拟 机 载设 备 所 处 的 真 实 振 动 环 境

,

以 便设 备 的 结 构能

,

经 受 预 期 的 振 动应 力

进 的飞 行 性 能 为 目标

,

保 证 在 实 用 期 间 内 有 良好 的 工 作性 能 和 一 定 程 度 的 可 靠 性

,

随 着航 空 飞机 以 先

工 业 及 其科 学技 术的发展

,

各国 环 境 振 动 标 准 也 得 到 不 继 更 新

五十至 六 十年代

六 十 年 代初 期

,

,

而七 十 年 代 以 后 的 战 斗 机 则 以 先 进 的 火 控 技 术 和 复 杂 的 电子 设 备 系 统

由 于 平稳 随 机

,

为主 导

,

因 此 对设 备 环 境 振 动 试验 标 准 提 出 了 更 严 格 的要 求

振 动 理 论 基 本成 熟 和 随 机 试 验 设 备 的 相 继 出 现 代 的振 动 标 准 中 占重 要 地 位

使得 随 机 振 动 试 验 在 六 十年 代 末期 和 七 十年

,

振 动 可 能 引起 设 备 工 作 失 灵 和 导 致 设 备 疲 劳 损 伤 性 能 试 验 和 持 久性 试 验 没 有严 格 要 求

,

因 此 设 备 的 环 境 振 动 试验 一 般 可 分 为

,

苏联标准

和 英 国 标 准 对 持 久 性 试 验 有 严 格 的要 求

一 般规定

应 满 足 材料 疲 劳 持 久 极 限 应 力约 护 循环 次 数

美国和 国际标 准 化组 织 巧

对持 久性 试 验

草案

指 出 对 于 必 须 具 有高 度 可 靠 性 和

高 度结 构

完整性的设备

,

可 以 要 求 补 充 进行 持 久性 试 验

国外 环 境振 动 标准 发展 大致 可 划 分为五十

六 十 和 七 十 年 代 三 个 阶段

五 十 年 代 到六 十 年 代 国 外环 境振 动 试 验 标 准概 况

吸数 为

五 十年 代 飞 行

占主 要 地 位

频试验 中

的 超 音 速 战 斗 机 已 经 出现

,

,

随 机 振 动 在 机 载 设 备所 处 振 动 环 境 中

但 由 于 随 机理 论 和 试 验 设 备 的 限 制

,

振 功 试 验 只 从 正 弦 定 频试 验 发 展 到 正 弦 扫

,

甚至苏联标准

年 川 也只 规 定设备在

频 率范 围 内

,

,

选取低

高三 个 频 率 做 正 弦 定 频 试 验

的规 定 至 今 仍 影 响 着 我 国 的 振 动 标 准

但 也 首 先 提 出在

年美

国军用标准

比一 一弓

规 定在 共振 点 上进 行正 弦 定频 试 验

频 率 范 围 内作 正 弦 扫 频 试 验

年的

一 一

年的

轰炸

试验

,

就规定在

,

频 率 范 围 内进 行 正 弦 扫 频

分钟

其扫 频 速 率 一 个 往 返循 环 时 间

约 的 准确 性

,

验证 所 订 标 准

五 十 年 代 后 期 和 六 十 年 代 美 国 曾对 现 役 绝 大 部 分 战 斗 机 和 运 输机

并 把 空 测的结果 与标准

,

机 进 行 了振 动 空 测

作 了比 较

看出 从中 丁

,

在低频 段 的 振

动 一段要 比 标准 的 规 定严 重

而中

高频 段 则 大 大 低 于 标 准 的 规 定

所 以 在 制定

,

年 时 低 领段 的 振 动 水 平 就 从 原 来 的

,

时 双振 幅 提高 到

国 外 环 境 振 动 试 脸 标 准 分 析

而 中频段 保 持 不 变

仍为

,

高频段 则按 设 备 装 在 飞 机 上 的 不 同 部 位 区 别 对 待

,

六 十年 代 的 环 境 振 动 标 准 虽 以 正 弦 扫 频 为 主 时 期 的主 要 标 准 有 美 国 的

但 也 相 应 规定 了 随 机振 动 试验方 法

这个

一 一 ‘”

美国标准

,

, , 】 〔

英国的

以 及 国 际 电工 委 员 会 的

,

等 这 些 标 准规 定 一 般 振 幅 容差 为 士

,

频率容差 为

扫频范 围

,

正 弦 扫 频 速 率不 大 于

倍频程 分 和

的 适 用 范 围 巳从 飞

,

机 扩大 到 导 弹 备

,

明 确规 定 飞 机 设 备 必 须 作 正 弦 扫 频 试 验

然后 在 共振 点 上 作正 弦定 频试 验 两种

一般 用 于直 升 飞机设 备

,

而 对 装 在 导 弹 上 的设

规 定 按 导 弹 从 地 面 或 空 中 发射所 处 环 境 恶 劣 程 度 分 成 十 个 等 级 作功 率 谱 密度 试 验

般 地 面 发射 比 空 中发 射 的振 动 量 级 严 重

其频 率 范 围 在

年英国标准

是 平谱 最 小 功 率谱 密

,

度是

,

最 严重为

,

,

也 规 定作 正 弦 扫 频 试 验 频 率

,

范围

五个振 动 类 别

,

总持 续 时 间 从 几 小 时 到 几 十 小 时不 等

,

年英 国新 标 准

就进

,

而 把 随机 振 动 试 验 提 到 重 要 地 位

明 确 规 定按 设 备 在 飞 机 上 所 处 的 位置 和 飞 行 状 态

,

划 分为

,

,

最小 的平 谱为 频 率 范围为 或 最 大为 叮 的 振 动 水 平 植对 较 低 些 这 和 七 十年 代 其 他 国 家 的 标 准 相 比 可 看 出

,

此外 满足

还 规 定 机 载 设 备 随 机 振 动 持 久 试 验 时 间为

法 向占

,

小时

,

其 总试 验 持 续 时 间分 配 给 这 样 可 谏设 备 在 共 振 频 率 下

每 个轴 向的 比 例

横 向占

,

航向占

少 次 疲 劳 试 验的考验

同 时 提 出按 下 式

五上 ’

,

,

进 行 功 率 谱 密度 加 速 试 验 式中

为加 速度 谱 密度

的试验 时 间 的试验 时间 或

小时 小时

,

为 加 速 度谱 密度

,

所 规 定 的 随 机 振 动 试 验 的 谱 型 较 简单

一般 为 直 线 谱

而这

时 期所 用 的 试 验 设 备 主 要 为 较 简单 的 峰

谷 均 衡器

七 十 年代 国 外振 动 标 准 分析

国 际 电工 委 员 会 的 标 准 七 十年 代 国外 振 动 标 准 中 随 机 振 动 试 验 占 主 要 地 位 一 〔 比 川 于 指 出 随 机 振 动 试 验 的 模 拟 较 按 近 实 际 振 动 环 境 设 备 产生 的 效 应 比 较 一 一秘

, ,

,

接 近 于 使用 中 可能 发生 的 效 应

用 随机振 动试 验 方式 分 布近 似 于 高斯 分 布

当实际环境大 致为 随机 振 动环 境 时

,

只 要 条 件允 许

,

,

就应采

因此

,

,

也 说 明 了 飞机 上 振 动 功 率谱 的 频率 范 围 很 宽 其 波形 的 幅 值 为 了 能 够 在 振 动 试 验 中保 持 这 些 特 性 希 望 采 用 宽 帝随 机振动

,

方式

际值的

例如

,

某 机 载雷达

,

在 典 型 飞 行 环 境 中得 到 的 失 效 平 均 时 间

,

振 动试 验平均 时间的

若 改 用 随机 振 动 试 验 之 后

,

仅 为 工 厂 通 过 正 弦 环境 则 该 雷 达 的 平 均 失 效 时 间达 到 了 实

草案

’ “

,

大大提 高了 试 验 的 有效 性

国 外 七 卜年代 的 主 要 标 准 有

一 一

,

’ ‘

,

越 过 飞 机 外 表面 时

‘ 等 标准 反 映 了 七 十 年代 初 期 关 于 空 气 紊 流 一 喷 气 及 风 扇 发 动 机 排 气 噪 声 引 起 设 备 随 机 振 动 的 研 究成 果 归 纳 了 喷 气

,

式 飞 机 上 没备 产 生 随 机 振 动 环 境 有 四 个 主 要 来 源

沿 飞 机结 构外 表 面 的 气 动 扰 流

喷 气 发动 机 噪 声 对 飞 机 结 构 的 冲击 波 由火 炮 高 速 连 射 的 冲 击 波 压 力 对 飞 机 结 构 的 冲 击

由 于 粗糙 的 跑 道 着 陆 和 阵风 使 飞 机 产 生 的运 动

喷 气 式 飞 机 的 机 载 设 备 和 外 挂 件 的振 动 分 别 由飞 行 动 压

数 以 及 喷 气 发 动 机噪

和【

声 与发动 机 尾 喷 口 排 气 速 度 确 定

标准

,

即 引 用 了 文 献【

,

〕〔

的 研 究 成 果 作为

七 十 年 代 的 振 动 标 准 以 宽带 随 机 振 动 试 验 为 主

但 也 包 括 有正 弦 扫 频试 验 和 正 弦 定 须试

随机振动 试 验 的比 较

标准

,

一 一

中 的再 现 性 系 指 由不 同 的 人 在 不 同 场 合 下 进 行 试 验 时 得 到 相 似 的 低三 级

结果

一般 可 分 高

国 际 标准 巧

却 分 有 标 准等 级 和 严 格 等 级

,

者原 则 上 应 用 于军 月 飞机

此 外 我 们 仅 用 这 二 个 标 准 的严 格 等 级 和 高 级 再 现 性 标 准 进 行 比

较 宽带 随 机 振 动 试 验 的 参 数 有

间 与 精度 加 速 度谱 密 度 水 平 在

,

频率范围

加 速 度谱 密 度水

试 验 的持 续 时

试 验 的持 续 时 间

,

见图

一 公一

标准 中

由于 设 备 广 泛 应 用 于 吃机

,

廿弹

军舰

,

汽 车 等 振 动环

,

因 此 它 规 定 的 频 率 范 围 和 谱 密度 水 平 级 别 多

水平高

见 附表

其 功 率谱 的 谱形 为

平谱

加 逮度 宙 多爱

公 。劝 。入入、

己 乙

处入 边

写 瑙 侧 「

一 一

艺 ,

上公差 限 下 公差 限 上公差 限

,

中级 再 现 性

中级 再 现 性

,

,

开 … 赢钱 黔橇

图 加 速度 谱密度 的 频谱和 公差 限

高 级 再现性 高级 再 现性

下公 差 限

,

规 定 的加 速 度谱 密度

标 准频 谱

一 一

国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析

根 据 设 备 的不 同 使 用情 况

,

随 机 振 动 试 验 持 续 时 间 可 按 下 列 九 种 试 验 时 间选 取

秒 秒

分 小时

小时

小时

国际标 准 其谱形亦是 平 谱

按 设 备 装 在 飞 机 上 的 各不 同 部 位 来 划 分 等 级

见图

见附 表

,

仅 州 椒 碗 嘟 勺 忿 及

,

乞 奋

凡伟

印阅

绳伞

图 其 试 验持 久时 间

宽带 随 机 振 动 试 验 一 严 格 等 级

字码 且 至

字码

,

每个轴 向

,

小时 小时 分钟 与 式

每 个轴 向

,

试 验 要 求 设 备 以 最 大额 定 状 态 工 作 相同

同 时 给 出 宽带 随 机 振 动 加 速 试 验 关 系 式

,

所 规 定 的 最 大 功 率 谱 密 度为

小时

,

,

谱见 图

长些

按 机 载 电 子 一 电气 和 仪 表 设 备 在 飞 机 上 的 不 同 部 位 划 分 四 级

,

其 试 验功 率

试 验 时要 求 设 备 处 于 工 作 状 态

每 个轴 向试 验 时 间 至 少 为

,

必 要 时还 可更

此 标 准振 动水 平 较 低

,

其 最 大 功 率 谱 密度 是

故 该 标 准 可 能适 用 于 民 航

为此

,

机振 动试 验

试验 的量值

,

一 一

应根据表

就 引 用 它 作为 民 航 机 宽 带 随 机 振 动 的 标 准 等 级

按 飞行 动压

见 附表

和图

,

马赫数

和 发 动 机 尾 喷 口 随 机 噪声影 响 范 围 确 定 见图

宽带 随 机 试 验 等 级

,

其谱形 相 对比较 复杂

确定 一种 设备 的具体 随

,

计 算 出 由 空 气 动 力 引 起 和 由喷 气 发 动 机 引 起 的 功 能 及 耐 久 性

同 时取 两种持

然 后 取 两种 功 能 试 验 量 值 中 的 较 大 值 作 为 设 备 的功 能 试 验 量 值 基于 相等的试验时间 进行 比较

‘ “

久性试 验 量 值

试 验 每 轴 向为

中较 大 者 作 为 设 备 持 久性 试 验 量 值

性能

小时

,

气 动 力 引起 的 振 动 持 久试 验 水 平 为

、 具 并 俘 栩 触 瑙 侧 之 、 (

,

、 户

娜 自 了

卜 “ 月

仁 二止 二 竺

一 一

图 中 保 留英 制 单 位

」 一止

去 伙

二 口 加乙

频季 叼

安 装 在 固 定机 翼 涡 轮 喷 气 发 动 机 飞 机 上 的 设 备

振 动 试 验 曲线

胃叫 吩 哥

划 仁 口 之 布

相晕〔 雌

喷 气 式 飞 机 设 备 的 随 振 动 试 验 曲线

如每 轴 向试 验 时 间

越短

,

则 牙 。试 验 谱 越 高

由此 可 看 出

。 、

,

此 式 包 含 了功 率 谱 加 速 试

,

同 时 喷 气 发 动 机 噪 声 引 起 的 振 动 也 包 含 了加 速 试 验 意 义

,

,

对 于 装 在 短 舱 结 构 靠近 或 直 接 在 具 有 突 变外 表 面 和 在 机 翼 磅 叹

,

安定面

翼 根 处 的设 备

,

则 气动 力 引 起 振 动 的 性 能 试 验 水 平 为

,

若取

二 荃

,

小时

飞 行 起 落数 为

,

则 气 动 力 引起 的 持 久 试 验 水 平 为

,

附 。二

酷 叮

国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析

对 于 由 气 动 力 引起 的 振 动 持 久 试 验

者 的总 均 方 根 加 速度 比 后 者 大 得 多

,

,

严重些

,

但 若 对座 舱 设 备 和 没 有突 变 的 外 表 面 的 设 备

乡扣

则取

,

此 时 前者 的 振 动 性 能 试 验 水 平 比 后 者 要 低 得 多

对 功 率 谱 分 析 统 计 精度 提 出要 求

,

式中

为 分 析带 宽

为分 析 时 间

对 宽带 随 机 振 动 试 验 均 衡 分 析 系 统技 术 指 标 提 出 明 确 要 求 均 衡 分 析 系统 有下 列带 宽

最 大在

最 大在

,

并联 连续 的滤 波器

, ,

”〕

之 ’

最 大在

之间 叨

只要 求 最 大 带 宽

扫 频 分 析 系 统特 性 如 下

等 带 宽 分 析仪

滤 波 器带 宽 如 下

,

最大在 最 大在

,

之间

之 ’

,

最 大在

’ ’

,

之间

分 析仪 平 均 时 间

至少

,

式中

为 真实 平均 时 间

线性

为 分 析仪 时 间常 数

,

分 析 扫 描率

一 欢一了 浅

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

职共 甲 权小 阴一

等 百 分 比 带宽 分 析 仪 滤 波器 带宽 式中

最 大 巾心 频 率 的 八

,

等于 三 分 之 一 倍 频程

,

为百 分 比

为 分 析 仪 中心 频 率

的分 析仪 平均时 间

至少

,

分 析 扫 描率

树数

恶 业乒

才 七 、洲

,

,

技 其 中 较刁 的 一 个

,

以 上 这 些 要 求反 映 七 十 年 代 初 随 机 振 动 试 验 和 功 率 谱 分 析 模 拟技 术 水 平

数 字 功 率谱 密 度 分 析 系 统 使 用 均 衡 技 术 提 供 的 精 度 宽带 随 机 振 动 试 验 的 容差

容 差 规 定 反 映 出试

验 设 备 的水 平

,

与 上 述 处理 的 相 当 规 定 参 考 点 上 加 速 度谱 密 度 容 规定 在

以下 为

,

标准

, ,

一 一

差为 士 带宽内 处

, ,

,

总 均 方 根 加 速 度 容差 士

以 上 至 多为

,

的宽带 内

不论 这 个带 宽位 于 规 定 的 频 率 范 围 内 的 何

,

参考点谱 密度 容 差 为

严格

到 和

总 均方 根 加 速 度 容差 为 士

相 比之 下

,

它比

以下

,

,

一 一

,

所规定的容差是 相 同 的

要比

,

的 规 定严 格 些 其 容 差 应 不 大 于所 规 定 的 十 之 间不 大 于 规 定 要 求 的

以 上付

,

梦 百

乒 石 士

一一

此外 在

,

,

之 间最 大 累 积 带 宽 超 过

允许偏 差大至

七 十 年 代 初 期 的随 机 振 动 试 验 功 率 谱 容 差 一 般 在 士

时 随 机试 验 设 备 水 平 所 限 制 的

以内

,

这 种 容 差 的规 定 是 受 当

一 一洲 和

, ,

随 机 振 动 的调 节时 间

调 节时 间没 限 制

,

按 以 下要 求限制

小 于 规 定 功 率谱 密 度

在 规 定等 级 的 在 规 定 等级 的 对 此 却 没 提 出要 求 窄 带随 机 振 动 试 验

,

时 间 限 制 在 持 久 时 间的

时 间限 制 在持 久时 间 的

一 一 一 并不 认 为 宽 带 随 机 振 动 固 定 窄带 随 机 振 动 和 随 机 振 动 扫 描 试 验 是 三 种 试 验 方 法 等 价 的 一 般 地 说 窄 带 随 机 扫 描 试 验 将 比 宽 带 随机 试 验 时 间 要 长 并 且 在 某 一 时 间 内只 能 激 出一 个 或 少 数 几 个 模 态 而不 能 同 时 激 出多个 模 态 响 应 因 此 在 标 准 一

标准

,

,

,

一 一

一方 法时 同意

,

,

中 就 没提 出 窄带 随 机 振 动 而只 有 在 规 定这 一 明 确 规 定 其 实 施 程 序 等 级 和 时 间 必 须 由试 验 申请 单 位 和 设 备 制 造 单 位 预 先 商 定

,

由可 以 推 测

随 着 宽 带随 机 试 验 技 术 及 其 设 备 的 发 展

,

,

以 及 电 子 计 算机 的 应 用

,

窄带

随 机 振 动 试 验 在 标 准 中将 可 能 逐 渐 被 淘 汰 二

正 弦 扫绷 试 验

而 代 之 以 宽带 随 机 振 动 试 验

在 当前 飞 机 设 备 随 机 振 动 试 验 方 法 未 普遍 采 用 之 前 式 飞 机 或喷 气 式 飞 机 等

,

考 虑 到有些机 种

,

如 直升机

活塞

某 一 局 部 正 弦 振 动 占主 要 地 位

,

这 将使 正 弦 扫频试 验 得 到 广 泛 应

其 主 要 参数 有 正 弦 扫 频 试 验

为此

,

当 前 各种 振 动 试 验 标 准 都 规 定 有 正 弦 扫 频 试 验 方 法 扫 描率

标准

备 备

,

扫频试 验 的 时 间

试 验 标 准 取 决 于 设 备 装 在 不 同 机 种 和 机 上 的不 同 部 位

振 动 水 平 一 般 比 喷 气式 机 高 其振 动水 平 更高 一般在

, , ,

,

对 于 直 升机

活塞 式飞机 上 的设

而 直接 装 在 发 动 机 上 或发 动 机 短 舱 或 飞 机 短 舱 上 的 设

,

相反 地

,

装 在仪 表 板 上 的设 备

其振 动水 平则应 低一 些

安装 在 飞 机 内部 设 备 的 振 动 试 验 标 准

,

定位移 或

,

双振 幅

,

在 在 规定在

定 加 速度过 渡到

定位移

双振幅

定加 速度

,

装 在 直 升 机 内部 设 备 的 振 动 量 级 较 大

定位移 双振幅

但这 些 标 准给 出的 振 动 量 级 也不 同 定加 速 度

时 双幅

,

例如

,

的振 动 量级 相近 其最 大 振 幅为 规 定 正 弦循 环 时 间

分钟

,

频 率范 围为

,

倍频程 分

,

,

每 一 轴 向一 般 至 少 为

小时

,

扫 频 率为 在 该标准 中

倍频程 分 字 码

并在 各

,

谐 振点上停留 轴向

但 对 于 安 装 在 直 升 机 内设 备 的 扫 频 率 取 至

,

的 扫 频 时 间 与宽 带 随 机 试 验 时 间 相 同

,

小时

字码

每轴向

,

小时

,

,

扫 频 率不 大 于

倍频程 分

以确

规 定正 弦扫频 时 间

每一 轴 向至 少

小时

,

必 要 时 可 以再 增 加

定 是 否 符 合 可 适 用 的设 备 性 能 标 准

其振 动水平 比

要低一些

国 外 环 境 振 动 试 脸 标 准 分 析

国 外环 境振 动试 验标 准发 展 趋 势

,

从 七 年 代 国外 振 动 试 验 标 准可 以 看 出

,

宽 带 随 机 振 动 试 验 方 法 已 占主 导 地 位

, ,

但一

个 振 动 标 准却 很 难 全 面 地 反 映 各机 种 的 环 境 振 动 水 平 而 活塞 式 飞 机

,

喷 气式 飞机及 其外挂件主要 是 随 机振

况 且 有 些 设 备所 处 的 环 境 还 是 正

,

直 升机 及 其 外 挂 件 却 以 周 期振 动 为 主

弦 定频 振 动

因 此 今后 的 振 动 试 验 标 准 仍 然 应 以 宽 带 随 机 振 动 试 验 方 法 为 主

同 时 亦 应 含有

正 弦 扫 频 和 正 弦 定 频 试 验 方 式 等 内容 从 四 架喷 气 式 飞 机 的 振 动 实 测 建 立 了 随 机 振 动 水 平 同 飞 行 动 一 一

,

马 赫叔

的 一 般 线性 关 系

,

,

并把 喷 气 发 动 机 排 气 的随 机 噪 声 场所 引 的 结 构 随 机 振 动

预 估结合起来

因此 设 备所 处 振 动 环 境是 由飞 行 动 压

数 与 它所 处 噪 声 场进 行 预 估

,

这 比 其 他 振 动 标 准 前进 了 一 步

是 比较合理 的

这 种 预 估 方 法 对 我 们 制 定振 动 标 准 有 一 定 参

考价 值 深入 研究

为此

,

,

关 于 飞 机表 面 空 气 紊 流和 噪声 场 引起 结 构 随 机 振 动 的 理 论 问 题 需 要 组 织 力 量

并 进 行 飞 行 实 测和 分 析 和 标准 中

一 均 衡时 间 一 般

,

随 机 振 动 试 验 的 均 衡 分 析 系统 技 术 主 要 反 映 了 七 十 年

,

代 初 期 随 机 振 动 试 验 设 备 还 是 简 单 峰 谷 均 衡 或 多通 道 滤 波器 均 衡 系 统 实 验 功 串 谱 密 度 容 差

,

小时

美国

七 十 年 代 中 期 出现 了

,

硬 件随机 试 验 数 字 制 控 系统

,

如英国的

,

公司的

的 功 率 谱均 衡 和 分 析 都 是 由

硬件 来 实

,

现的

,

条谱 线 均 衡 试 验 谱 形

试 验 功 率 谱 密度 的 容差 士

到士

均衡时间

由几 秒 到十几 秒

将 来 的 振 动 试验 标 准 应 反 映 当 时 随 机 振 动 试 验 数 字 控 制 系 统 水 平

考 文

工 工

二 弓 , 为

,『

苏联 标 准 美国 标 准

美国标准

对 机 械 牢 靠性 的 要 求 航 空 设 备 及 其 有关 设 备 的 环 境 试 验 一 一

年 年

美国 标 准

口 曰 、 甘 叮

,,

一 一弓 一 一 一 一 一 一 一

航 空 及 有关设 备 环 境 试 验 的 通 用 标 准

电 子 元 件 与 电 气元件 的试 验 方 法

美国 标 准

美国标准

机 载 电子 设 备 的环 境 试验

空 间 及 陆 用 设 备环 境试 验 方 法

美国标准 序 年 国 英 标准 英 国标准

航 空 电子 电 气设 备 和仪 器 的环 境 条 件 及 其 试 验 程

年 年

基 术环境 试验 程 序

片『 ‘

曰 工 ,, 胜

航 空 电 气设 备 和 指 示 仪 表 的 一 般 要 求

机 载设 备 的 通 用 标 准

推 荐标 准

号 出版物

国 际 电工 委 员 会

一 一

国 际 电工 委 员 会

推 荐标 准

,

电 子 元 件 及 电子 设 备 基 础 环 境 年

试验方 法 年 国 际 标准化组织 巧

草案

航空 设 备环 境 试验

美国标准 〔 美国标准

一 一

环境 试验 方法

机 载 电 子 一 电气 设 备 和 仪 表 的 环 境 条 件 与 试 验 程 序

,

〔 」 五

,

,

,

入 ‘

附表

总均 方 根加 速 度值 由

一 一

到 了

,。 一

频率上升速度

规 定 的 频 率 范 围

。 一 。 一 。 一

丁万丁 工二 二 几万 二

儿 浏 洲‘

,。 一

。 一

,。 一

谓 蛋度

型业叫型坐竺卫 赞巴业竺巴吐竺竺竺 ,

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二 、

、。 ,

国 外 环 境 振 动 试 脸 标 准 分 析

,

,

,

, ,

,。

,

,

‘ 。

,

】 万闷

。 。

万 一丁

几于万刃

、 ‘

礴 、

矿 压

,‘ ,

单 位为

本 表 为 每 一 频 率 范 围 和 每 一

加 速 度谱 密 度 表示 出 的 总 均 方 根加 速 度

附表

宽 带 随 机 振 动 一严 格 等 级 ”

密“

孔州 州 嘿

。 。

一 淤 公 …嘿 … …

… … 于 …寻 … 一 鳄 一 万 万

… 净 书里

附表

喷 气 式 机设 备 的 随 机 振 动 试 验 标 准

标 气 动 力 引 起 的振 动

,

曲线

性能试 验 水 平 ① ⑧ 附

【 图

,

‘ ’

持 久试 验 水 平

性 能试验水平

③ ④

, ,

,

⑥ 才。 曲线

,

喷 气发 动 机 噪声 引起 的 振 动

① ②

,

,

,

,

,

弓 、

持 试 久验 水 平

,

’ 闷

炮 击引起 的振动

见方法

,

,

对 于座 舱 设 备 和 装 在 短 舱 结 构 上 靠近 光 滑 的

,

没 有突 变 的 外 表 面 设 备

进 气道

,

对 于 装 在 短 舱 结 构 靠近 或直 接 在 具 有突 变 的 外 表 面 的 尾 部

马刀天线

进气

,

减速 板 等

,

,

和 在机 翼 吊 舱

安定面

机 身 后 部扰 流 区

根 处 的设 备 磅 叹 或 飞机 最 大

,

取 其 中较 小 的 一 个

对 设 备 或 飞 机 携 带 的 预 计 最 多 的 飞 行 起 落数 每个轴向 的 试验 时 间

,

小时 叹

,

,

刀 , 发 动 机尾喷 口 直 径

对无 风 扇 的发 动机 叽

使 用 最 大 的排 气 直 径

,

风 扇发 动 机 排 气 直 径

发动机尾 喷 口

中心 到 安装 设 备 重 心 处 的 最 少 距 离

,

,

发 动 机 尾喷 流 速 度

叹 秒

,

对无 风 扇 发 动 机

不 带加 力 的

用 最 大 喷 流速 度

风 扇发 动 机 的排 气速 度

叹 秒

方 向和 发 动 机 喷 流 轴 之 间 的 夹 角

,

,

,

逆航向

①性 能 试 验 时 间每 个 轴 向 应 为 ①如 果

小时 笋

小时

②如果 计 算 的 持 久 试 验 水 平 值 小 于

,

小时

,

,

则使用 牙 。

的 持 久 试验 水 平 提 性 能 试 验 水 平

则 除 按 ②外 不 要 求 做 持 久 试 验 图

④如 果 飞 机 发 动 机 多 于 ⑥对 于 重 量 大 于

低 ⑧对

,

万 。 应 为每 个发 动 机 各 自计 算 值 的总 和

,

磅 的设 备

’ ,

附 。 的 水 平 可 按 参 考 文 献【

的曲线

来计算 平

。 。 ⑦对 有加 力燃 烧 的 发 动 机 所 使 用 的 附 要 比 无 加 力 用 最 大 犷 和 犷 了 和 计 算 的 砰 大

国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析

,

,

,

国外环境振 动试 验标准分析

本 文 时 国 片环 境 振 动 试 验 标 准 进 行

综 合和 分析

特 别 是 时 随机 振 动 试脸 各 种

标 准 进 行 了比 较

文 中最 后 时 国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 的 发 展趋 势提 出 了 一 些 看 法

航 空 设 备 环 境 振 动 试 验 标 准要 求 模 拟 机 载设 备 所 处 的 真 实 振 动 环 境

,

以 便设 备 的 结 构能

,

经 受 预 期 的 振 动应 力

进 的飞 行 性 能 为 目标

,

保 证 在 实 用 期 间 内 有 良好 的 工 作性 能 和 一 定 程 度 的 可 靠 性

,

随 着航 空 飞机 以 先

工 业 及 其科 学技 术的发展

,

各国 环 境 振 动 标 准 也 得 到 不 继 更 新

五十至 六 十年代

六 十 年 代初 期

,

,

而七 十 年 代 以 后 的 战 斗 机 则 以 先 进 的 火 控 技 术 和 复 杂 的 电子 设 备 系 统

由 于 平稳 随 机

,

为主 导

,

因 此 对设 备 环 境 振 动 试验 标 准 提 出 了 更 严 格 的要 求

振 动 理 论 基 本成 熟 和 随 机 试 验 设 备 的 相 继 出 现 代 的振 动 标 准 中 占重 要 地 位

使得 随 机 振 动 试 验 在 六 十年 代 末期 和 七 十年

,

振 动 可 能 引起 设 备 工 作 失 灵 和 导 致 设 备 疲 劳 损 伤 性 能 试 验 和 持 久性 试 验 没 有严 格 要 求

,

因 此 设 备 的 环 境 振 动 试验 一 般 可 分 为

,

苏联标准

和 英 国 标 准 对 持 久 性 试 验 有 严 格 的要 求

一 般规定

应 满 足 材料 疲 劳 持 久 极 限 应 力约 护 循环 次 数

美国和 国际标 准 化组 织 巧

对持 久性 试 验

草案

指 出 对 于 必 须 具 有高 度 可 靠 性 和

高 度结 构

完整性的设备

,

可 以 要 求 补 充 进行 持 久性 试 验

国外 环 境振 动 标准 发展 大致 可 划 分为五十

六 十 和 七 十 年 代 三 个 阶段

五 十 年 代 到六 十 年 代 国 外环 境振 动 试 验 标 准概 况

吸数 为

五 十年 代 飞 行

占主 要 地 位

频试验 中

的 超 音 速 战 斗 机 已 经 出现

,

,

随 机 振 动 在 机 载 设 备所 处 振 动 环 境 中

但 由 于 随 机理 论 和 试 验 设 备 的 限 制

,

振 功 试 验 只 从 正 弦 定 频试 验 发 展 到 正 弦 扫

,

甚至苏联标准

年 川 也只 规 定设备在

频 率范 围 内

,

,

选取低

高三 个 频 率 做 正 弦 定 频 试 验

的规 定 至 今 仍 影 响 着 我 国 的 振 动 标 准

但 也 首 先 提 出在

年美

国军用标准

比一 一弓

规 定在 共振 点 上进 行正 弦 定频 试 验

频 率 范 围 内作 正 弦 扫 频 试 验

年的

一 一

年的

轰炸

试验

,

就规定在

,

频 率 范 围 内进 行 正 弦 扫 频

分钟

其扫 频 速 率 一 个 往 返循 环 时 间

约 的 准确 性

,

验证 所 订 标 准

五 十 年 代 后 期 和 六 十 年 代 美 国 曾对 现 役 绝 大 部 分 战 斗 机 和 运 输机

并 把 空 测的结果 与标准

,

机 进 行 了振 动 空 测

作 了比 较

看出 从中 丁

,

在低频 段 的 振

动 一段要 比 标准 的 规 定严 重

而中

高频 段 则 大 大 低 于 标 准 的 规 定

所 以 在 制定

,

年 时 低 领段 的 振 动 水 平 就 从 原 来 的

,

时 双振 幅 提高 到

国 外 环 境 振 动 试 脸 标 准 分 析

而 中频段 保 持 不 变

仍为

,

高频段 则按 设 备 装 在 飞 机 上 的 不 同 部 位 区 别 对 待

,

六 十年 代 的 环 境 振 动 标 准 虽 以 正 弦 扫 频 为 主 时 期 的主 要 标 准 有 美 国 的

但 也 相 应 规定 了 随 机振 动 试验方 法

这个

一 一 ‘”

美国标准

,

, , 】 〔

英国的

以 及 国 际 电工 委 员 会 的

,

等 这 些 标 准规 定 一 般 振 幅 容差 为 士

,

频率容差 为

扫频范 围

,

正 弦 扫 频 速 率不 大 于

倍频程 分 和

的 适 用 范 围 巳从 飞

,

机 扩大 到 导 弹 备

,

明 确规 定 飞 机 设 备 必 须 作 正 弦 扫 频 试 验

然后 在 共振 点 上 作正 弦定 频试 验 两种

一般 用 于直 升 飞机设 备

,

而 对 装 在 导 弹 上 的设

规 定 按 导 弹 从 地 面 或 空 中 发射所 处 环 境 恶 劣 程 度 分 成 十 个 等 级 作功 率 谱 密度 试 验

般 地 面 发射 比 空 中发 射 的振 动 量 级 严 重

其频 率 范 围 在

年英国标准

是 平谱 最 小 功 率谱 密

,

度是

,

最 严重为

,

,

也 规 定作 正 弦 扫 频 试 验 频 率

,

范围

五个振 动 类 别

,

总持 续 时 间 从 几 小 时 到 几 十 小 时不 等

,

年英 国新 标 准

就进

,

而 把 随机 振 动 试 验 提 到 重 要 地 位

明 确 规 定按 设 备 在 飞 机 上 所 处 的 位置 和 飞 行 状 态

,

划 分为

,

,

最小 的平 谱为 频 率 范围为 或 最 大为 叮 的 振 动 水 平 植对 较 低 些 这 和 七 十年 代 其 他 国 家 的 标 准 相 比 可 看 出

,

此外 满足

还 规 定 机 载 设 备 随 机 振 动 持 久 试 验 时 间为

法 向占

,

小时

,

其 总试 验 持 续 时 间分 配 给 这 样 可 谏设 备 在 共 振 频 率 下

每 个轴 向的 比 例

横 向占

,

航向占

少 次 疲 劳 试 验的考验

同 时 提 出按 下 式

五上 ’

,

,

进 行 功 率 谱 密度 加 速 试 验 式中

为加 速度 谱 密度

的试验 时 间 的试验 时间 或

小时 小时

,

为 加 速 度谱 密度

,

所 规 定 的 随 机 振 动 试 验 的 谱 型 较 简单

一般 为 直 线 谱

而这

时 期所 用 的 试 验 设 备 主 要 为 较 简单 的 峰

谷 均 衡器

七 十 年代 国 外振 动 标 准 分析

国 际 电工 委 员 会 的 标 准 七 十年 代 国外 振 动 标 准 中 随 机 振 动 试 验 占 主 要 地 位 一 〔 比 川 于 指 出 随 机 振 动 试 验 的 模 拟 较 按 近 实 际 振 动 环 境 设 备 产生 的 效 应 比 较 一 一秘

, ,

,

接 近 于 使用 中 可能 发生 的 效 应

用 随机振 动试 验 方式 分 布近 似 于 高斯 分 布

当实际环境大 致为 随机 振 动环 境 时

,

只 要 条 件允 许

,

,

就应采

因此

,

,

也 说 明 了 飞机 上 振 动 功 率谱 的 频率 范 围 很 宽 其 波形 的 幅 值 为 了 能 够 在 振 动 试 验 中保 持 这 些 特 性 希 望 采 用 宽 帝随 机振动

,

方式

际值的

例如

,

某 机 载雷达

,

在 典 型 飞 行 环 境 中得 到 的 失 效 平 均 时 间

,

振 动试 验平均 时间的

若 改 用 随机 振 动 试 验 之 后

,

仅 为 工 厂 通 过 正 弦 环境 则 该 雷 达 的 平 均 失 效 时 间达 到 了 实

草案

’ “

,

大大提 高了 试 验 的 有效 性

国 外 七 卜年代 的 主 要 标 准 有

一 一

,

’ ‘

,

越 过 飞 机 外 表面 时

‘ 等 标准 反 映 了 七 十 年代 初 期 关 于 空 气 紊 流 一 喷 气 及 风 扇 发 动 机 排 气 噪 声 引 起 设 备 随 机 振 动 的 研 究成 果 归 纳 了 喷 气

,

式 飞 机 上 没备 产 生 随 机 振 动 环 境 有 四 个 主 要 来 源

沿 飞 机结 构外 表 面 的 气 动 扰 流

喷 气 发动 机 噪 声 对 飞 机 结 构 的 冲击 波 由火 炮 高 速 连 射 的 冲 击 波 压 力 对 飞 机 结 构 的 冲 击

由 于 粗糙 的 跑 道 着 陆 和 阵风 使 飞 机 产 生 的运 动

喷 气 式 飞 机 的 机 载 设 备 和 外 挂 件 的振 动 分 别 由飞 行 动 压

数 以 及 喷 气 发 动 机噪

和【

声 与发动 机 尾 喷 口 排 气 速 度 确 定

标准

,

即 引 用 了 文 献【

,

〕〔

的 研 究 成 果 作为

七 十 年 代 的 振 动 标 准 以 宽带 随 机 振 动 试 验 为 主

但 也 包 括 有正 弦 扫 频试 验 和 正 弦 定 须试

随机振动 试 验 的比 较

标准

,

一 一

中 的再 现 性 系 指 由不 同 的 人 在 不 同 场 合 下 进 行 试 验 时 得 到 相 似 的 低三 级

结果

一般 可 分 高

国 际 标准 巧

却 分 有 标 准等 级 和 严 格 等 级

,

者原 则 上 应 用 于军 月 飞机

此 外 我 们 仅 用 这 二 个 标 准 的严 格 等 级 和 高 级 再 现 性 标 准 进 行 比

较 宽带 随 机 振 动 试 验 的 参 数 有

间 与 精度 加 速 度谱 密 度 水 平 在

,

频率范围

加 速 度谱 密 度水

试 验 的持 续 时

试 验 的持 续 时 间

,

见图

一 公一

标准 中

由于 设 备 广 泛 应 用 于 吃机

,

廿弹

军舰

,

汽 车 等 振 动环

,

因 此 它 规 定 的 频 率 范 围 和 谱 密度 水 平 级 别 多

水平高

见 附表

其 功 率谱 的 谱形 为

平谱

加 逮度 宙 多爱

公 。劝 。入入、

己 乙

处入 边

写 瑙 侧 「

一 一

艺 ,

上公差 限 下 公差 限 上公差 限

,

中级 再 现 性

中级 再 现 性

,

,

开 … 赢钱 黔橇

图 加 速度 谱密度 的 频谱和 公差 限

高 级 再现性 高级 再 现性

下公 差 限

,

规 定 的加 速 度谱 密度

标 准频 谱

一 一

国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析

根 据 设 备 的不 同 使 用情 况

,

随 机 振 动 试 验 持 续 时 间 可 按 下 列 九 种 试 验 时 间选 取

秒 秒

分 小时

小时

小时

国际标 准 其谱形亦是 平 谱

按 设 备 装 在 飞 机 上 的 各不 同 部 位 来 划 分 等 级

见图

见附 表

,

仅 州 椒 碗 嘟 勺 忿 及

,

乞 奋

凡伟

印阅

绳伞

图 其 试 验持 久时 间

宽带 随 机 振 动 试 验 一 严 格 等 级

字码 且 至

字码

,

每个轴 向

,

小时 小时 分钟 与 式

每 个轴 向

,

试 验 要 求 设 备 以 最 大额 定 状 态 工 作 相同

同 时 给 出 宽带 随 机 振 动 加 速 试 验 关 系 式

,

所 规 定 的 最 大 功 率 谱 密 度为

小时

,

,

谱见 图

长些

按 机 载 电 子 一 电气 和 仪 表 设 备 在 飞 机 上 的 不 同 部 位 划 分 四 级

,

其 试 验功 率

试 验 时要 求 设 备 处 于 工 作 状 态

每 个轴 向试 验 时 间 至 少 为

,

必 要 时还 可更

此 标 准振 动水 平 较 低

,

其 最 大 功 率 谱 密度 是

故 该 标 准 可 能适 用 于 民 航

为此

,

机振 动试 验

试验 的量值

,

一 一

应根据表

就 引 用 它 作为 民 航 机 宽 带 随 机 振 动 的 标 准 等 级

按 飞行 动压

见 附表

和图

,

马赫数

和 发 动 机 尾 喷 口 随 机 噪声影 响 范 围 确 定 见图

宽带 随 机 试 验 等 级

,

其谱形 相 对比较 复杂

确定 一种 设备 的具体 随

,

计 算 出 由 空 气 动 力 引 起 和 由喷 气 发 动 机 引 起 的 功 能 及 耐 久 性

同 时取 两种持

然 后 取 两种 功 能 试 验 量 值 中 的 较 大 值 作 为 设 备 的功 能 试 验 量 值 基于 相等的试验时间 进行 比较

‘ “

久性试 验 量 值

试 验 每 轴 向为

中较 大 者 作 为 设 备 持 久性 试 验 量 值

性能

小时

,

气 动 力 引起 的 振 动 持 久试 验 水 平 为

、 具 并 俘 栩 触 瑙 侧 之 、 (

,

、 户

娜 自 了

卜 “ 月

仁 二止 二 竺

一 一

图 中 保 留英 制 单 位

」 一止

去 伙

二 口 加乙

频季 叼

安 装 在 固 定机 翼 涡 轮 喷 气 发 动 机 飞 机 上 的 设 备

振 动 试 验 曲线

胃叫 吩 哥

划 仁 口 之 布

相晕〔 雌

喷 气 式 飞 机 设 备 的 随 振 动 试 验 曲线

如每 轴 向试 验 时 间

越短

,

则 牙 。试 验 谱 越 高

由此 可 看 出

。 、

,

此 式 包 含 了功 率 谱 加 速 试

,

同 时 喷 气 发 动 机 噪 声 引 起 的 振 动 也 包 含 了加 速 试 验 意 义

,

,

对 于 装 在 短 舱 结 构 靠近 或 直 接 在 具 有 突 变外 表 面 和 在 机 翼 磅 叹

,

安定面

翼 根 处 的设 备

,

则 气动 力 引 起 振 动 的 性 能 试 验 水 平 为

,

若取

二 荃

,

小时

飞 行 起 落数 为

,

则 气 动 力 引起 的 持 久 试 验 水 平 为

,

附 。二

酷 叮

国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析

对 于 由 气 动 力 引起 的 振 动 持 久 试 验

者 的总 均 方 根 加 速度 比 后 者 大 得 多

,

,

严重些

,

但 若 对座 舱 设 备 和 没 有突 变 的 外 表 面 的 设 备

乡扣

则取

,

此 时 前者 的 振 动 性 能 试 验 水 平 比 后 者 要 低 得 多

对 功 率 谱 分 析 统 计 精度 提 出要 求

,

式中

为 分 析带 宽

为分 析 时 间

对 宽带 随 机 振 动 试 验 均 衡 分 析 系 统技 术 指 标 提 出 明 确 要 求 均 衡 分 析 系统 有下 列带 宽

最 大在

最 大在

,

并联 连续 的滤 波器

, ,

”〕

之 ’

最 大在

之间 叨

只要 求 最 大 带 宽

扫 频 分 析 系 统特 性 如 下

等 带 宽 分 析仪

滤 波 器带 宽 如 下

,

最大在 最 大在

,

之间

之 ’

,

最 大在

’ ’

,

之间

分 析仪 平 均 时 间

至少

,

式中

为 真实 平均 时 间

线性

为 分 析仪 时 间常 数

,

分 析 扫 描率

一 欢一了 浅

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

职共 甲 权小 阴一

等 百 分 比 带宽 分 析 仪 滤 波器 带宽 式中

最 大 巾心 频 率 的 八

,

等于 三 分 之 一 倍 频程

,

为百 分 比

为 分 析 仪 中心 频 率

的分 析仪 平均时 间

至少

,

分 析 扫 描率

树数

恶 业乒

才 七 、洲

,

,

技 其 中 较刁 的 一 个

,

以 上 这 些 要 求反 映 七 十 年 代 初 随 机 振 动 试 验 和 功 率 谱 分 析 模 拟技 术 水 平

数 字 功 率谱 密 度 分 析 系 统 使 用 均 衡 技 术 提 供 的 精 度 宽带 随 机 振 动 试 验 的 容差

容 差 规 定 反 映 出试

验 设 备 的水 平

,

与 上 述 处理 的 相 当 规 定 参 考 点 上 加 速 度谱 密 度 容 规定 在

以下 为

,

标准

, ,

一 一

差为 士 带宽内 处

, ,

,

总 均 方 根 加 速 度 容差 士

以 上 至 多为

,

的宽带 内

不论 这 个带 宽位 于 规 定 的 频 率 范 围 内 的 何

,

参考点谱 密度 容 差 为

严格

到 和

总 均方 根 加 速 度 容差 为 士

相 比之 下

,

它比

以下

,

,

一 一

,

所规定的容差是 相 同 的

要比

,

的 规 定严 格 些 其 容 差 应 不 大 于所 规 定 的 十 之 间不 大 于 规 定 要 求 的

以 上付

,

梦 百

乒 石 士

一一

此外 在

,

,

之 间最 大 累 积 带 宽 超 过

允许偏 差大至

七 十 年 代 初 期 的随 机 振 动 试 验 功 率 谱 容 差 一 般 在 士

时 随 机试 验 设 备 水 平 所 限 制 的

以内

,

这 种 容 差 的规 定 是 受 当

一 一洲 和

, ,

随 机 振 动 的调 节时 间

调 节时 间没 限 制

,

按 以 下要 求限制

小 于 规 定 功 率谱 密 度

在 规 定等 级 的 在 规 定 等级 的 对 此 却 没 提 出要 求 窄 带随 机 振 动 试 验

,

时 间 限 制 在 持 久 时 间的

时 间限 制 在持 久时 间 的

一 一 一 并不 认 为 宽 带 随 机 振 动 固 定 窄带 随 机 振 动 和 随 机 振 动 扫 描 试 验 是 三 种 试 验 方 法 等 价 的 一 般 地 说 窄 带 随 机 扫 描 试 验 将 比 宽 带 随机 试 验 时 间 要 长 并 且 在 某 一 时 间 内只 能 激 出一 个 或 少 数 几 个 模 态 而不 能 同 时 激 出多个 模 态 响 应 因 此 在 标 准 一

标准

,

,

,

一 一

一方 法时 同意

,

,

中 就 没提 出 窄带 随 机 振 动 而只 有 在 规 定这 一 明 确 规 定 其 实 施 程 序 等 级 和 时 间 必 须 由试 验 申请 单 位 和 设 备 制 造 单 位 预 先 商 定

,

由可 以 推 测

随 着 宽 带随 机 试 验 技 术 及 其 设 备 的 发 展

,

,

以 及 电 子 计 算机 的 应 用

,

窄带

随 机 振 动 试 验 在 标 准 中将 可 能 逐 渐 被 淘 汰 二

正 弦 扫绷 试 验

而 代 之 以 宽带 随 机 振 动 试 验

在 当前 飞 机 设 备 随 机 振 动 试 验 方 法 未 普遍 采 用 之 前 式 飞 机 或喷 气 式 飞 机 等

,

考 虑 到有些机 种

,

如 直升机

活塞

某 一 局 部 正 弦 振 动 占主 要 地 位

,

这 将使 正 弦 扫频试 验 得 到 广 泛 应

其 主 要 参数 有 正 弦 扫 频 试 验

为此

,

当 前 各种 振 动 试 验 标 准 都 规 定 有 正 弦 扫 频 试 验 方 法 扫 描率

标准

备 备

,

扫频试 验 的 时 间

试 验 标 准 取 决 于 设 备 装 在 不 同 机 种 和 机 上 的不 同 部 位

振 动 水 平 一 般 比 喷 气式 机 高 其振 动水 平 更高 一般在

, , ,

,

对 于 直 升机

活塞 式飞机 上 的设

而 直接 装 在 发 动 机 上 或发 动 机 短 舱 或 飞 机 短 舱 上 的 设

,

相反 地

,

装 在仪 表 板 上 的设 备

其振 动水 平则应 低一 些

安装 在 飞 机 内部 设 备 的 振 动 试 验 标 准

,

定位移 或

,

双振 幅

,

在 在 规定在

定 加 速度过 渡到

定位移

双振幅

定加 速度

,

装 在 直 升 机 内部 设 备 的 振 动 量 级 较 大

定位移 双振幅

但这 些 标 准给 出的 振 动 量 级 也不 同 定加 速 度

时 双幅

,

例如

,

的振 动 量级 相近 其最 大 振 幅为 规 定 正 弦循 环 时 间

分钟

,

频 率范 围为

,

倍频程 分

,

,

每 一 轴 向一 般 至 少 为

小时

,

扫 频 率为 在 该标准 中

倍频程 分 字 码

并在 各

,

谐 振点上停留 轴向

但 对 于 安 装 在 直 升 机 内设 备 的 扫 频 率 取 至

,

的 扫 频 时 间 与宽 带 随 机 试 验 时 间 相 同

,

小时

字码

每轴向

,

小时

,

,

扫 频 率不 大 于

倍频程 分

以确

规 定正 弦扫频 时 间

每一 轴 向至 少

小时

,

必 要 时 可 以再 增 加

定 是 否 符 合 可 适 用 的设 备 性 能 标 准

其振 动水平 比

要低一些

国 外 环 境 振 动 试 脸 标 准 分 析

国 外环 境振 动试 验标 准发 展 趋 势

,

从 七 年 代 国外 振 动 试 验 标 准可 以 看 出

,

宽 带 随 机 振 动 试 验 方 法 已 占主 导 地 位

, ,

但一

个 振 动 标 准却 很 难 全 面 地 反 映 各机 种 的 环 境 振 动 水 平 而 活塞 式 飞 机

,

喷 气式 飞机及 其外挂件主要 是 随 机振

况 且 有 些 设 备所 处 的 环 境 还 是 正

,

直 升机 及 其 外 挂 件 却 以 周 期振 动 为 主

弦 定频 振 动

因 此 今后 的 振 动 试 验 标 准 仍 然 应 以 宽 带 随 机 振 动 试 验 方 法 为 主

同 时 亦 应 含有

正 弦 扫 频 和 正 弦 定 频 试 验 方 式 等 内容 从 四 架喷 气 式 飞 机 的 振 动 实 测 建 立 了 随 机 振 动 水 平 同 飞 行 动 一 一

,

马 赫叔

的 一 般 线性 关 系

,

,

并把 喷 气 发 动 机 排 气 的随 机 噪 声 场所 引 的 结 构 随 机 振 动

预 估结合起来

因此 设 备所 处 振 动 环 境是 由飞 行 动 压

数 与 它所 处 噪 声 场进 行 预 估

,

这 比 其 他 振 动 标 准 前进 了 一 步

是 比较合理 的

这 种 预 估 方 法 对 我 们 制 定振 动 标 准 有 一 定 参

考价 值 深入 研究

为此

,

,

关 于 飞 机表 面 空 气 紊 流和 噪声 场 引起 结 构 随 机 振 动 的 理 论 问 题 需 要 组 织 力 量

并 进 行 飞 行 实 测和 分 析 和 标准 中

一 均 衡时 间 一 般

,

随 机 振 动 试 验 的 均 衡 分 析 系统 技 术 主 要 反 映 了 七 十 年

,

代 初 期 随 机 振 动 试 验 设 备 还 是 简 单 峰 谷 均 衡 或 多通 道 滤 波器 均 衡 系 统 实 验 功 串 谱 密 度 容 差

,

小时

美国

七 十 年 代 中 期 出现 了

,

硬 件随机 试 验 数 字 制 控 系统

,

如英国的

,

公司的

的 功 率 谱均 衡 和 分 析 都 是 由

硬件 来 实

,

现的

,

条谱 线 均 衡 试 验 谱 形

试 验 功 率 谱 密度 的 容差 士

到士

均衡时间

由几 秒 到十几 秒

将 来 的 振 动 试验 标 准 应 反 映 当 时 随 机 振 动 试 验 数 字 控 制 系 统 水 平

考 文

工 工

二 弓 , 为

,『

苏联 标 准 美国 标 准

美国标准

对 机 械 牢 靠性 的 要 求 航 空 设 备 及 其 有关 设 备 的 环 境 试 验 一 一

年 年

美国 标 准

口 曰 、 甘 叮

,,

一 一弓 一 一 一 一 一 一 一

航 空 及 有关设 备 环 境 试 验 的 通 用 标 准

电 子 元 件 与 电 气元件 的试 验 方 法

美国 标 准

美国标准

机 载 电子 设 备 的环 境 试验

空 间 及 陆 用 设 备环 境试 验 方 法

美国标准 序 年 国 英 标准 英 国标准

航 空 电子 电 气设 备 和仪 器 的环 境 条 件 及 其 试 验 程

年 年

基 术环境 试验 程 序

片『 ‘

曰 工 ,, 胜

航 空 电 气设 备 和 指 示 仪 表 的 一 般 要 求

机 载设 备 的 通 用 标 准

推 荐标 准

号 出版物

国 际 电工 委 员 会

一 一

国 际 电工 委 员 会

推 荐标 准

,

电 子 元 件 及 电子 设 备 基 础 环 境 年

试验方 法 年 国 际 标准化组织 巧

草案

航空 设 备环 境 试验

美国标准 〔 美国标准

一 一

环境 试验 方法

机 载 电 子 一 电气 设 备 和 仪 表 的 环 境 条 件 与 试 验 程 序

,

〔 」 五

,

,

,

入 ‘

附表

总均 方 根加 速 度值 由

一 一

到 了

,。 一

频率上升速度

规 定 的 频 率 范 围

。 一 。 一 。 一

丁万丁 工二 二 几万 二

儿 浏 洲‘

,。 一

。 一

,。 一

谓 蛋度

型业叫型坐竺卫 赞巴业竺巴吐竺竺竺 ,

、 ‘ 、 ‘ 叼 刀 ,

二。 , “

二 、

、。 ,

国 外 环 境 振 动 试 脸 标 准 分 析

,

,

,

, ,

,。

,

,

‘ 。

,

】 万闷

。 。

万 一丁

几于万刃

、 ‘

礴 、

矿 压

,‘ ,

单 位为

本 表 为 每 一 频 率 范 围 和 每 一

加 速 度谱 密 度 表示 出 的 总 均 方 根加 速 度

附表

宽 带 随 机 振 动 一严 格 等 级 ”

密“

孔州 州 嘿

。 。

一 淤 公 …嘿 … …

… … 于 …寻 … 一 鳄 一 万 万

… 净 书里

附表

喷 气 式 机设 备 的 随 机 振 动 试 验 标 准

标 气 动 力 引 起 的振 动

,

曲线

性能试 验 水 平 ① ⑧ 附

【 图

,

‘ ’

持 久试 验 水 平

性 能试验水平

③ ④

, ,

,

⑥ 才。 曲线

,

喷 气发 动 机 噪声 引起 的 振 动

① ②

,

,

,

,

,

弓 、

持 试 久验 水 平

,

’ 闷

炮 击引起 的振动

见方法

,

,

对 于座 舱 设 备 和 装 在 短 舱 结 构 上 靠近 光 滑 的

,

没 有突 变 的 外 表 面 设 备

进 气道

,

对 于 装 在 短 舱 结 构 靠近 或直 接 在 具 有突 变 的 外 表 面 的 尾 部

马刀天线

进气

,

减速 板 等

,

,

和 在机 翼 吊 舱

安定面

机 身 后 部扰 流 区

根 处 的设 备 磅 叹 或 飞机 最 大

,

取 其 中较 小 的 一 个

对 设 备 或 飞 机 携 带 的 预 计 最 多 的 飞 行 起 落数 每个轴向 的 试验 时 间

,

小时 叹

,

,

刀 , 发 动 机尾喷 口 直 径

对无 风 扇 的发 动机 叽

使 用 最 大 的排 气 直 径

,

风 扇发 动 机 排 气 直 径

发动机尾 喷 口

中心 到 安装 设 备 重 心 处 的 最 少 距 离

,

,

发 动 机 尾喷 流 速 度

叹 秒

,

对无 风 扇 发 动 机

不 带加 力 的

用 最 大 喷 流速 度

风 扇发 动 机 的排 气速 度

叹 秒

方 向和 发 动 机 喷 流 轴 之 间 的 夹 角

,

,

,

逆航向

①性 能 试 验 时 间每 个 轴 向 应 为 ①如 果

小时 笋

小时

②如果 计 算 的 持 久 试 验 水 平 值 小 于

,

小时

,

,

则使用 牙 。

的 持 久 试验 水 平 提 性 能 试 验 水 平

则 除 按 ②外 不 要 求 做 持 久 试 验 图

④如 果 飞 机 发 动 机 多 于 ⑥对 于 重 量 大 于

低 ⑧对

,

万 。 应 为每 个发 动 机 各 自计 算 值 的总 和

,

磅 的设 备

’ ,

附 。 的 水 平 可 按 参 考 文 献【

的曲线

来计算 平

。 。 ⑦对 有加 力燃 烧 的 发 动 机 所 使 用 的 附 要 比 无 加 力 用 最 大 犷 和 犷 了 和 计 算 的 砰 大

国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析

,

,

,


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