国外环境振 动试 验标准分析
摘
本 文 时 国 片环 境 振 动 试 验 标 准 进 行
要
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
如
草案
指 出 对 于 必 须 具 有高 度 可 靠 性 和
。
、
或
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
一
、
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
故
。
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
汇
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
和
一 一
。
和
年的
一
一
轰炸
一
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
,
为
一
验证 所 订 标 准
。
一
、
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
时
一
,
一
“
肠
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
时
,
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
一
〔
一 一 ‘”
。
一
美国标准
,
, , 】 〔
英国的
・
以 及 国 际 电工 委 员 会 的
士
,
等 这 些 标 准规 定 一 般 振 幅 容差 为 士
写
,
频率容差 为
扫频范 围
写
,
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
一
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
叮
,
最 严重为
,
叮
,
。
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
扩
,
・
,
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
一
五上 ’
火
,
,
一
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
一
型
,
一
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
。
二
、
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 一
,
’ ‘
、
一
始
南
京
航
空
学
院
学
报
一
’
和
,
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
与
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
验
。
但 也 包 括 有正 弦 扫 频试 验 和 正 弦 定 须试
一
二
随机振动 试 验 的比 较
标准
,
一
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
中
、
。
国 际 标准 巧
用
却 分 有 标 准等 级 和 严 格 等 级
,
后
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
到
加 速 度谱 密 度水
平
试 验 的持 续 时
试 验 的持 续 时 间
,
一
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
境
,
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 「
入
一 一
你
、
二
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 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
分
分
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
群
,
乞 奋
凡伟
拍
之
印阅
绳伞
脚
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
至
,
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
王
,
所 规 定 的 最 大 功 率 谱 密 度为
而
一
小时
,
是
,
一
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
机
为此
,
一
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
‘ “
一
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
犷
。
‘
・
南
京
航
空
学
院
学
报
吐
、 具 并 俘 栩 触 瑙 侧 之 、 (
一
口
・
之
兰
四
“
“
「
・
,
・
‘
’
・
、 户
娜 自 了
卜 “ 月
仁 二止 二 竺
注
土
一 一
一
图 中 保 留英 制 单 位
」 一止
二
去 伙
浇
二 口 加乙
频季 叼
匡
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
一
田
胃叫 吩 哥
‘
咬
拟
划 仁 口 之 布
相晕〔 雌
图
喷 气 式 飞 机 设 备 的 随 振 动 试 验 曲线
一
一
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
、
验
,
同 时 喷 气 发 动 机 噪 声 引 起 的 振 动 也 包 含 了加 速 试 验 意 义
一
,
,
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
,
取
则 气动 力 引 起 振 动 的 性 能 试 验 水 平 为
一
,
班
若取
。
二 荃
,
小时
飞 行 起 落数 为
一
,
则 气 动 力 引起 的 持 久 试 验 水 平 为
一
,
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
书
,
,
一
一
。
比
严重些
,
前
。
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
和
一
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
之 ’
最 大在
之间 叨
。
而
一
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
秒
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
,
,
,
,
,
,
、
上
,
‘
,
,
秒
,
职共 甲 权小 阴一
个
。
。
等 百 分 比 带宽 分 析 仪 滤 波器 带宽 式中
。
最 大 巾心 频 率 的 八
,
”
戍
。
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
,
或
秒
,
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 一
差为 士 带宽内 处
, ,
,
总 均 方 根 加 速 度 容差 士
以 上 至 多为
士
,
的
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 一
在
一
,
所规定的容差是 相 同 的
一
在
。
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
,
一
梦 百
一
乒 石 士
一一
此外 在
士
,
,
到
之 间最 大 累 积 带 宽 超 过
允许偏 差大至
叮
别
南
京
航
空
学
院
学
报
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 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
倍
。
而
和
一
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
、
和
,
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
用
,
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
其
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
时
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
。
二
,
定位移 或
时
,
双振 幅
,
在 在 规定在
定 加 速度过 渡到
定位移
时
双振幅
。
扛
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
和
,
而
一
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
,
如
倍频程 分
,
或
,
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
至
,
每
小时
字码
每轴向
,
小时
,
分
,
扫 频 率不 大 于
倍频程 分
以确
一
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
三
、
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
动
,
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
压
,
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
和
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
士
,
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
一
。
,
公司的
的 功 率 谱均 衡 和 分 析 都 是 由
硬件 来 实
,
现的
,
有
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
参
考 文
做
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 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
年
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
年
号 出版物
国 际 电工 委 员 会
一 一
国 际 电工 委 员 会
推 荐标 准
,
第
号
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
南
京
航
空
学
院
学
报
美国标准 〔 美国标准
一
一 一
环境 试验 方法
年
机 载 电 子 一 电气 设 备 和 仪 表 的 环 境 条 件 与 试 验 程 序
年
,
了
一
“
”
〔 」 五
“
”
犷
,
“
”
〕
”
,
,
“
」
“
”
入 ‘
“
”
附
附表
录
总均 方 根加 速 度值 由
一
一
一 一
到 了
,。 一
频率上升速度
规 定 的 频 率 范 围
一
。 一 。 一 。 一
丁万丁 工二 二 几万 二
儿 浏 洲‘
考
一
,。 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
。
,
。
、
。
,
。
”
・
“
・
“
・
”
・
・
“
・
”
・
“
・
・
“
・
“
・
”
・
・
,
, ,
,。
一
,
一
,
一
‘ 。
,
】 万闷
。 。
万 一丁
“
・
几于万刃
“
。
”
。
”
、 ‘
、
礴 、
门
”
‘
矿 压
,‘ ,
丽
单 位为
注
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
。 。
谱
一 淤 公 …嘿 … …
形
「
一
… … 于 …寻 … 一 鳄 一 万 万
一
… 净 书里
南
口
曰
京
航
空
学
院
学
报
附表
喷 气 式 机设 备 的 随 机 振 动 试 验 标 准
一
一
标 气 动 力 引 起 的振 动
图
,
准
曲线
。
性能试 验 水 平 ① ⑧ 附
【 图
,
“
‘ ’
持 久试 验 水 平
性 能试验水平
②
③ ④
, ,
,
⑥ 才。 曲线
,
喷 气发 动 机 噪声 引起 的 振 动
① ②
,
,
⑥
④
,
⑦
犷
‘
⑤
,
班
才
。
八
,
犷
八
弓 、
持 试 久验 水 平
。
⑧
犷
①
,
⑤
犷
八
八
八
’ 闷
炮 击引起 的振动
见方法
说
,
、
明
,
礴
一
对 于座 舱 设 备 和 装 在 短 舱 结 构 上 靠近 光 滑 的
口
,
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
具
根 处 的设 备 磅 叹 或 飞机 最 大
,
值
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
,
李
,
刀 , 发 动 机尾喷 口 直 径
了
。
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
厂
犷
。
中心 到 安装 设 备 重 心 处 的 最 少 距 离
,
叹
,
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
注
,
度
,
,
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
勺
,
小时
,
,
则使用 牙 。
二
。
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
’
个
,
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【
’
一
的曲线
减
镇
用
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
倍
。
国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析
「
,
、
,
奋
,
国外环境振 动试 验标准分析
摘
本 文 时 国 片环 境 振 动 试 验 标 准 进 行
要
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
如
草案
指 出 对 于 必 须 具 有高 度 可 靠 性 和
。
、
或
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
一
、
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
故
。
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
汇
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
和
一 一
。
和
年的
一
一
轰炸
一
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
,
为
一
验证 所 订 标 准
。
一
、
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
时
一
,
一
“
肠
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
时
,
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
一
〔
一 一 ‘”
。
一
美国标准
,
, , 】 〔
英国的
・
以 及 国 际 电工 委 员 会 的
士
,
等 这 些 标 准规 定 一 般 振 幅 容差 为 士
写
,
频率容差 为
扫频范 围
写
,
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
一
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
叮
,
最 严重为
,
叮
,
。
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
扩
,
・
,
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
一
五上 ’
火
,
,
一
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
一
型
,
一
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
。
二
、
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 一
,
’ ‘
、
一
始
南
京
航
空
学
院
学
报
一
’
和
,
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
与
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
验
。
但 也 包 括 有正 弦 扫 频试 验 和 正 弦 定 须试
一
二
随机振动 试 验 的比 较
标准
,
一
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
中
、
。
国 际 标准 巧
用
却 分 有 标 准等 级 和 严 格 等 级
,
后
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
到
加 速 度谱 密 度水
平
试 验 的持 续 时
试 验 的持 续 时 间
,
一
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
境
,
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 「
入
一 一
你
、
二
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 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
分
分
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
群
,
乞 奋
凡伟
拍
之
印阅
绳伞
脚
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
至
,
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
王
,
所 规 定 的 最 大 功 率 谱 密 度为
而
一
小时
,
是
,
一
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
机
为此
,
一
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
‘ “
一
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
犷
。
‘
・
南
京
航
空
学
院
学
报
吐
、 具 并 俘 栩 触 瑙 侧 之 、 (
一
口
・
之
兰
四
“
“
「
・
,
・
‘
’
・
、 户
娜 自 了
卜 “ 月
仁 二止 二 竺
注
土
一 一
一
图 中 保 留英 制 单 位
」 一止
二
去 伙
浇
二 口 加乙
频季 叼
匡
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
一
田
胃叫 吩 哥
‘
咬
拟
划 仁 口 之 布
相晕〔 雌
图
喷 气 式 飞 机 设 备 的 随 振 动 试 验 曲线
一
一
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
、
验
,
同 时 喷 气 发 动 机 噪 声 引 起 的 振 动 也 包 含 了加 速 试 验 意 义
一
,
,
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
,
取
则 气动 力 引 起 振 动 的 性 能 试 验 水 平 为
一
,
班
若取
。
二 荃
,
小时
飞 行 起 落数 为
一
,
则 气 动 力 引起 的 持 久 试 验 水 平 为
一
,
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
书
,
,
一
一
。
比
严重些
,
前
。
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
和
一
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
之 ’
最 大在
之间 叨
。
而
一
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
秒
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
,
,
,
,
,
,
、
上
,
‘
,
,
秒
,
职共 甲 权小 阴一
个
。
。
等 百 分 比 带宽 分 析 仪 滤 波器 带宽 式中
。
最 大 巾心 频 率 的 八
,
”
戍
。
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
,
或
秒
,
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 一
差为 士 带宽内 处
, ,
,
总 均 方 根 加 速 度 容差 士
以 上 至 多为
士
,
的
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 一
在
一
,
所规定的容差是 相 同 的
一
在
。
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
,
一
梦 百
一
乒 石 士
一一
此外 在
士
,
,
到
之 间最 大 累 积 带 宽 超 过
允许偏 差大至
叮
别
南
京
航
空
学
院
学
报
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 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
倍
。
而
和
一
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
、
和
,
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
用
,
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
其
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
时
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
。
二
,
定位移 或
时
,
双振 幅
,
在 在 规定在
定 加 速度过 渡到
定位移
时
双振幅
。
扛
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
和
,
而
一
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
,
如
倍频程 分
,
或
,
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
至
,
每
小时
字码
每轴向
,
小时
,
分
,
扫 频 率不 大 于
倍频程 分
以确
一
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
三
、
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
动
,
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
压
,
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
和
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
士
,
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
一
。
,
公司的
的 功 率 谱均 衡 和 分 析 都 是 由
硬件 来 实
,
现的
,
有
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
参
考 文
做
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 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
年
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
年
号 出版物
国 际 电工 委 员 会
一 一
国 际 电工 委 员 会
推 荐标 准
,
第
号
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
南
京
航
空
学
院
学
报
美国标准 〔 美国标准
一
一 一
环境 试验 方法
年
机 载 电 子 一 电气 设 备 和 仪 表 的 环 境 条 件 与 试 验 程 序
年
,
了
一
“
”
〔 」 五
“
”
犷
,
“
”
〕
”
,
,
“
」
“
”
入 ‘
“
”
附
附表
录
总均 方 根加 速 度值 由
一
一
一 一
到 了
,。 一
频率上升速度
规 定 的 频 率 范 围
一
。 一 。 一 。 一
丁万丁 工二 二 几万 二
儿 浏 洲‘
考
一
,。 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
。
,
。
、
。
,
。
”
・
“
・
“
・
”
・
・
“
・
”
・
“
・
・
“
・
“
・
”
・
・
,
, ,
,。
一
,
一
,
一
‘ 。
,
】 万闷
。 。
万 一丁
“
・
几于万刃
“
。
”
。
”
、 ‘
、
礴 、
门
”
‘
矿 压
,‘ ,
丽
单 位为
注
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
。 。
谱
一 淤 公 …嘿 … …
形
「
一
… … 于 …寻 … 一 鳄 一 万 万
一
… 净 书里
南
口
曰
京
航
空
学
院
学
报
附表
喷 气 式 机设 备 的 随 机 振 动 试 验 标 准
一
一
标 气 动 力 引 起 的振 动
图
,
准
曲线
。
性能试 验 水 平 ① ⑧ 附
【 图
,
“
‘ ’
持 久试 验 水 平
性 能试验水平
②
③ ④
, ,
,
⑥ 才。 曲线
,
喷 气发 动 机 噪声 引起 的 振 动
① ②
,
,
⑥
④
,
⑦
犷
‘
⑤
,
班
才
。
八
,
犷
八
弓 、
持 试 久验 水 平
。
⑧
犷
①
,
⑤
犷
八
八
八
’ 闷
炮 击引起 的振动
见方法
说
,
、
明
,
礴
一
对 于座 舱 设 备 和 装 在 短 舱 结 构 上 靠近 光 滑 的
口
,
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
具
根 处 的设 备 磅 叹 或 飞机 最 大
,
值
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
,
李
,
刀 , 发 动 机尾喷 口 直 径
了
。
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
厂
犷
。
中心 到 安装 设 备 重 心 处 的 最 少 距 离
,
叹
,
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
注
,
度
,
,
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
勺
,
小时
,
,
则使用 牙 。
二
。
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
’
个
,
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【
’
一
的曲线
减
镇
用
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
倍
。
国 外 环 境 振 动 试 验 标 准 分 析
「
,
、
,
奋
,