随机振动试验的几个工程问题

　　1 概 述

　　振动环境是机载雷达在制造、运输、维修及工作期间所必须承受的诸多外部环境之一。为验证雷达在寿命期内能否承受振动环境并在此环境下正常完成它的功能,作为一项技术措施和技术保证,在雷达设备研制过程中及出厂前,都要进行振动试验。结构的减振、抗振设计固然是设备能否经受振动试验考核的主要关键所在,但在试验过程中一些技术问题的处理不当,同样可造成试验失败。

　　2 几个工程问题

　　2.1 适当的试验条件和方法

　　在进行任何一次试验前,必须按照不同雷达产品所装备载机的振动环境试验条件制定详细的试验方法,一个合适的产品振动环境条件和试验方法是至关重要的。在可能的情况下,最好采用雷达设备的实际工作环境和使用设备实际寿命周期持续时间,如某些产品的研制周期决定了暂时得不到实际工作环境而必须采用通用标准时,应对标准进行合理剪裁。因为通用标准是所有相同系列飞机可能出现的最恶劣的条件的包络,是真实环境偏保守的简化。对标准不加剪裁地引用将加大产品的研制难度,增加产品不必要的重量(这对于机载设备来说是一项非常重要的指标),提高产品的研制成本。

　　2000年美国国防部正式颁布并替代MIL-STD-810E的MIL-STD-810F,对810E进行了重大修改,强调的重点就是:针对装备整个使用寿命期将遇到的环境条件来对环境设计要求和对环境试验要求等进行剪裁,确定能复现装备环境效应的试验方法,确保装备在其使用寿命期间预期遇到的特定环境方面不会出现过设计和欠设计,过试验和欠试验。直接从真实环境数据中取得设计和试验用的环境量值是多数设计师很容易考虑到的一个方面,但根据强迫作用与平台环境的相互作用产生的转换数据来确定设计和试验用的环境量值更应引起设计师的重视。对标准的剪裁包含了选择合适的振动试验方法,选择合适的振动试验程序及选择合适的振动试验量级等。

　　2.2 设备与安装平台之间的相互作用

　　通常所说的振动环境试验条件即为设备的振动输入,而设备对于振动激励源(安装平台、振动台)来说通常被看作是一个刚性体,且设备的安装与否不改变平台连接点的振动特性。但一般来说事实并非如此,只当设备相对于安装平台相对较小,没有给平台带来明显的质量和刚度变化时,可以认为这是一个可以被接受的简化,对于较大的设备,设备和安装平台是作为一个柔性系统共同进行振动的。对于大尺寸、大刚度的设备,与平台结构结合后不仅成为平台的负载,还将成为平台的结构组成,增加平台的刚度,显著改变平台的振动模态和频率。这样的改变可能带来正面影响,也可能带来负面影响。而大质量的设备安装于平台后,会使系统的固有频率降低,起到类似减振器的作用。MIL-STD-810F的振动试验方法中,对于喷气式飞机的振动试验谱(见图1),给出了设备相对于支撑结构较大情况的平台/装备相互作用因子(质量因子),正是基于平台与设备之间动态相互作用因素的考虑。