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動力學環(huán)境試驗簡說
名稱
動力學環(huán)境試驗（dynamic environmental test）
基本介紹
用模擬試驗的方法檢驗飛行器在動力學環(huán)境（沖擊、振動、噪聲等）下的功能和適應性。飛行器整機的試驗各有差異。航天器的動力學環(huán)境是航天器在運輸、裝卸、起落、飛行、發(fā)射、分離、變軌、返回等過程中由環(huán)境誘導而產(chǎn)生的。它不是模擬某一特定時刻航天器所經(jīng)歷的實際沖擊、振動歷程，而是對環(huán)境響應數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和包絡而取得試驗規(guī)范，作為環(huán)境試驗的重要依據(jù)。
基本原理
沖擊環(huán)境主要是由點火、關機、分離、解鎖等火工品工作引起的，稱為爆炸沖擊。太陽電池翼的展開、重力梯度桿和天線的伸展也會產(chǎn)生沖擊。航天器在返回、著陸、著水時雖有降落傘等減速并采取各種緩沖措施，沖擊仍較嚴重。沖擊頻響很寬，上限達20千赫，沖擊源附近的過載響應高達10000g，作用時間以毫秒計，沖擊響應隨時間、距離的增大而衰減很快。在試驗室常用趺落式或撞擊式?jīng)_擊臺進行沖擊模擬試驗，所模擬的沖擊譜在低頻段偏于保守。爆炸沖擊產(chǎn)生振蕩衰減型沖擊響應與單脈沖沖擊不同，用真實火工品模擬（如爆炸螺栓模擬分離解鎖等）效果較好。還可以在試驗室用振動臺模擬沖擊譜的合成或瞬態(tài)波形的復現(xiàn)，但技術難度大，費用高。
振動環(huán)境主要來自發(fā)動機噪聲、氣動噪聲、發(fā)動機推力脈動等。結構傳遞的振動頻率一般在500赫以下，空氣傳遞的振動頻率為10赫～10千赫，都是寬頻帶隨機振動，振動響應大小取決于結構的動特性，一般在100g以內(nèi)。模擬振動的主要設備是振動臺，配以水平滑臺可實現(xiàn)三個方面的振動。振動臺分為機械式、電磁式和電液式三種。機械式適用于100赫以下的振動試驗，電磁式適用于5～3000赫的振動試驗，電液式適用于極低頻到300赫以下的振動試驗。振動試驗分單頻共振試驗、正弦掃頻試驗和隨機振動試驗。單頻共振試驗用于強度考核。正弦掃頻試驗因簡單、經(jīng)濟而被廣泛用作隨機振動的等效試驗。70年代模擬比較真實的隨機振動試驗技術有了很大的發(fā)展。
實際應用
聲學激振試驗廣泛應用于大型航天器，總聲壓級可達150～157分貝。對于面積/重量比大的部件，如太陽電池翼和拋物面天線需要進行聲振試驗（體積小、結構緊湊的航天器可用隨機振動代替聲振試驗）。把航天器按發(fā)射狀態(tài)的邊界條件放在聲學混響室內(nèi)，用高聲強的氣動揚聲器激勵達到要求的聲強和聲譜；也可以把航天器置于特殊形狀多聲道的行波塔內(nèi)，模擬高聲強氣動噪聲。中國試驗通信衛(wèi)星采用這種方法進行聲振試驗。
完成動力試驗需要測量、控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如加速度（或速度、位移）傳感器、應變計、拾音器、信號調(diào)節(jié)器、頻譜分析和合成儀、電平記錄儀、示波器和計算機等。80年代振動試驗廣泛采用正弦?guī)Ч葤哳l、多點平均控制、數(shù)控隨機振動等新方法，引入了試驗裁剪、應力篩選等新概念，使可靠性試驗和環(huán)境試驗結合起來。電子技術的進步，使試驗設備向著以小型、微型計算機為主體的數(shù)字控制、多功能、多終端、實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)方向發(fā)展。*的振動試驗系統(tǒng)已能作正弦、隨機和瞬態(tài)沖擊等多種試驗，還能兼作振動數(shù)據(jù)處理和模態(tài)分析。
能進行動力學環(huán)境試驗的實驗室主要就環(huán)境可靠性與電磁兼容試驗中心、航天環(huán)境可靠性試驗與檢測中心等。