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動力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)簡說
名稱
動力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)（dynamic environmental test）
基本介紹
用模擬試驗(yàn)的方法檢驗(yàn)飛行器在動力學(xué)環(huán)境（沖擊、振動、噪聲等）下的功能和適應(yīng)性。飛行器整機(jī)的試驗(yàn)各有差異。航天器的動力學(xué)環(huán)境是航天器在運(yùn)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(dǎo)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(shí)際沖擊、振動歷程，而是對環(huán)境響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和包絡(luò)而取得試驗(yàn)規(guī)范，作為環(huán)境試驗(yàn)的重要依據(jù)。
基本原理
沖擊環(huán)境主要是由點(diǎn)火、關(guān)機(jī)、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(yán)重。沖擊頻響很寬，上限達(dá)20千赫，沖擊源附近的過載響應(yīng)高達(dá)10000g，作用時間以毫秒計(jì)，沖擊響應(yīng)隨時間、距離的增大而衰減很快。在試驗(yàn)室常用趺落式或撞擊式?jīng)_擊臺進(jìn)行沖擊模擬試驗(yàn)，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(yīng)與單脈沖沖擊不同，用真實(shí)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(yàn)室用振動臺模擬沖擊譜的合成或瞬態(tài)波形的復(fù)現(xiàn)，但技術(shù)難度大，費(fèi)用高。
振動環(huán)境主要來自發(fā)動機(jī)噪聲、氣動噪聲、發(fā)動機(jī)推力脈動等。結(jié)構(gòu)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(jī)振動，振動響應(yīng)大小取決于結(jié)構(gòu)的動特性，一般在100g以內(nèi)。模擬振動的主要設(shè)備是振動臺，配以水平滑臺可實(shí)現(xiàn)三個方面的振動。振動臺分為機(jī)械式、電磁式和電液式三種。機(jī)械式適用于100赫以下的振動試驗(yàn)，電磁式適用于5～3000赫的振動試驗(yàn)，電液式適用于極低頻到300赫以下的振動試驗(yàn)。振動試驗(yàn)分單頻共振試驗(yàn)、正弦掃頻試驗(yàn)和隨機(jī)振動試驗(yàn)。單頻共振試驗(yàn)用于強(qiáng)度考核。正弦掃頻試驗(yàn)因簡單、經(jīng)濟(jì)而被廣泛用作隨機(jī)振動的等效試驗(yàn)。70年代模擬比較真實(shí)的隨機(jī)振動試驗(yàn)技術(shù)有了很大的發(fā)展。
實(shí)際應(yīng)用
聲學(xué)激振試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于大型航天器，總聲壓級可達(dá)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(jìn)行聲振試驗(yàn)（體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的航天器可用隨機(jī)振動代替聲振試驗(yàn)）。把航天器按發(fā)射狀態(tài)的邊界條件放在聲學(xué)混響室內(nèi)，用高聲強(qiáng)的氣動揚(yáng)聲器激勵達(dá)到要求的聲強(qiáng)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(qiáng)氣動噪聲。中國試驗(yàn)通信衛(wèi)星采用這種方法進(jìn)行聲振試驗(yàn)?！?/font>
完成動力試驗(yàn)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(yīng)變計(jì)、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(jì)算機(jī)等。80年代振動試驗(yàn)廣泛采用正弦?guī)Ч葤哳l、多點(diǎn)平均控制、數(shù)控隨機(jī)振動等新方法，引入了試驗(yàn)裁剪、應(yīng)力篩選等新概念，使可靠性試驗(yàn)和環(huán)境試驗(yàn)結(jié)合起來。電子技術(shù)的進(jìn)步，使試驗(yàn)設(shè)備向著以小型、微型計(jì)算機(jī)為主體的數(shù)字控制、多功能、多終端、實(shí)時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)方向發(fā)展。*的振動試驗(yàn)系統(tǒng)已能作正弦、隨機(jī)和瞬態(tài)沖擊等多種試驗(yàn)，還能兼作振動數(shù)據(jù)處理和模態(tài)分析。
能進(jìn)行動力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室主要就環(huán)境可靠性與電磁兼容試驗(yàn)中心、航天環(huán)境可靠性試驗(yàn)與檢測中心等。