导弹可靠性试验与冲击振动工程(美国专家莫尔罗博士在华技术交流总结)

莫尔罗(Charles T.Morrow)博士是美国导弹冲击振动工程专家,早年毕业于哈佛大学,取得哈佛大学声学和通讯工程博士学位,先后在哈佛水声电声试验室,斯佩里陀螺仪公司,休斯公司,宇航公司,LTV研究中心,Ling-Altec电子公司,先进技术中心工作过。他是一个从基础科学领域走进工程技术领域的学者,在声学,电子机械装置,冲击和振动,噪声控制等学科有较深的造诣。据介绍,五十年代苏联洲际导弹研制成功以后,美国深感落后,为了解决导弹的可靠性问题,他们把受过高级训练,特别是具备声学基础和对统计学与概率论有经验的人请到导弹领域,以便认清问题和提供解决办法。莫尔罗就是其中一个。他负责制定了美国第一个洲际导弹环境试验规范,同时引进随机振动和连续谱的概念,并发展了关于概率分布,功率谱和结构的随机振动响应等基本概念。他著有《冲击振动工程》第一卷(1963),《作为技术管理工具的环境试验规范》(1981)等书。并为《随机振动》第二卷(1963),《导弹包装基础》(1955),《科技百科全书》(1971),《冲击振动手册》(1975年版)撰写了重要章节。从著作来看,他在学术上有独到的见解。应北京强度环境研究所的邀请,莫尔罗博士于1982年9月19日至10月4日来华与我国冲击振动界人士进行技术交流。他以“环境试验和统计可靠性试验的关系”,“冲击振动工程”为题,介绍了他本人及美国在导弹的可靠性、环境、规范、试验、设计和设备等方面的研究情况;同时就可靠性试验和环境试验的关系、冲击振动工程、隔震问题、低频振动问题与我国同行进行了技术座谈。概括起来,他的主要技术观点是: (一)对于导弹,应该把人力、物力花在研制初期的可靠性增长试验上,而不花在到研制后期才见结果的可靠性指标验证试验上。 (二)对于导弹,环境试验规范应起到指导设计作用,而不只起到在设备研制完以后的检验作用。 (三)导弹的主要振源是发动机噪声和气动噪声;环境试验的目的是发现设备的薄弱环节,纯粹的模拟真实环境的做法是不可取的。 (四)美国的导弹用的电子设备和惯性器件不用隔震器,也不用粘弹性材料隔震。问题通过限制设备的最低谐振频率和提高设备在高频的抗震能力来解决。 (五)描述瞬态振动环境的办法美国目前尚无定论;在制定洲际导弹规范时,并没有多少数据;美国现有规范中的低频段,并不是真实环境的表述,而是试验设备的使用极限。莫尔罗博士是迄今为止来华的学者中唯一搞导弹的专家。由于他自始至终参加了美国第一代洲际导弹的冲击振动工程工作,因此他的技术观点与实践有助于我们深入了解美国导弹的发展,从中吸取有益的经验。尤其是他在可靠性增长、隔震、低频方面所提到的问题,正是当前迫切需要解决的问题。但是,由于保密的原因,加之他最近已退休,某些技术内容以至观点未必能反映美国当前的技术状况。这里特别要强调的是,虽然莫尔罗关于导弹的统计可靠性试验的观点已经反映在1975年出版的《冲击振动手册》之中,但是据我们所知即使在美国还有另一种颇为不同的观点与实践,肯定了导弹的统计可靠性试验的必要性。在这次技术座谈中,我国有关方面的同行就此问题与莫尔罗博士展开了讨论,提出了不同意见。但是这个总结只反映了莫尔罗本人的观点。不言而喻,与他的其它技术观点一样,它既不能作为美国技术状态的全面描述,更不能作为我们行动的依据。我们欢迎全面介绍美国在这方面情况的文章,欢迎有关人员参加讨论这些问题和对莫尔罗的观点进行评价。这次技术座谈是由北京强度环境研究所所长陈奇妙同志主持的,由何克让和厉慧敏同志翻译,吴家驹和冯振兴同志记录。本文是由吴家驹同志整理成文,宋文治、张维纲、郑开陛和李德林等同志校阅补充,最后由陈奇妙同志审订的。以下按可靠性试验、规范、数据处理、试验方法、隔震、非平稳问题,对莫尔罗博士的报告及部分座谈答问内容进行整理。     

设计阶段冲击条件的确定

由于洲际弹道导弹在飞行中经受着极其复杂的力学环境.如何使导弹适应这些环境,就成为设计者必须解决的课题之一。随着型号研制工作的不断进展,到达地面试验阶段时,经过地面全尺寸模拟试验,可以获得一定数量的爆炸分离冲击的实测教据,通过分析这些试验数据修订冲击条件。那么如何从这些极为宝贵的有限实测数据,来确定设计的上     

潜地导弹水下发射增压及其对弹头结构设计的影响

本文论证了潜地导弹水下发射增压环境的产生、特点及量值。分析了增压环境对弹头结构的影响,主要是对弹头底部结构的影响。这是远程潜地导弹弹头与地地导弹弹头设计的主要区别。本文提出的问题和解决办法对我国远程潜地型号弹头设计有重要参考价值。     

静不稳定倾斜转弯导弹飞控系统的设计与分析

本文给出了烦斜转弯(BTT)导弹简化的数学模型,研究了BTT导弹大攻角,强耦合和非线性的特点,分析了航向静不稳定弹体的气动特性,应用经典控制理论,提出了这类导弹飞控系统的设计方法和设计目标。在设计初期,暂不考虑交叉耦合作用,三通道独立设计,同时通过侧滑角反馈使航向静稳定。本文通过协调控制技术减小三通道的交叉耦合作用,提出了三种协调控制方法。最后,本文以某型BTT-90导弹为对象,给出了整个飞控系统的设计过程,进行了非线性数字仿真。仿真结果表明,设计达到了预期的目标。     

《强度与环境》征稿简则

一、《强度与环境》季刊是“强度与环境专业技术情报交流网”网刊,是关于导弹、宇航器及其运载工具结构强度与环境工程方面的专业技术刊物。创刊于1973年。二、《强度与环境》报道内容侧重振动、冲击、噪声、失重、碰撞等环境条件和结构静、动、热强度、稳定性及结构可靠性方面的理论和试验报告,试验技术报告;有关传感器、仪器、设备研制和应用方面的技术报告;及以上述专业国内外发展情况与动向的述评。也适当刊登上述专业的专题讲座和科学管理方面的文章。三、《强度与环境》读者对象为从事导弹、宇航器及其运载工具结构强度与环境工程研究、试验和设计方面工作的工程技术人员以及高等学校有关专业的师生。对从事一般结构强度与环境工程方面研究、试验、设计和计划管理工作的技术人员,也有一定参考价值。     

基于半实物仿真的导弹批验收试验方法

针对传统"飞了买"批验收方法效费比较低的问题,提出一种基于半实物仿真的导弹批验收试验方法。首先进行导弹试验准备,对原有的抽样方法进行了改进;其次将导弹部件与仿真设备相连接,进而依照工作时序开展仿真试验;最后对仿真结果进行评定,以决定是否接收该批导弹。由于采用半实物仿真无需发射和破坏被试验导弹,因而可以节约大量成本;同时,采用半实物仿真可以测试导弹在不同战场环境下的作战效能,具有"飞了买"验收方法无可比拟的优势。试验结果证明了该方法的有效性。     

内埋式发射导弹折叠舵结构设计与分析研究

近年来内埋式发射导弹折叠舵得到了广泛关注和重点发展。本文主要对内埋式发射导弹折叠舵发展趋势及关键设计技术进行了综述。首先阐释了内埋式发射导弹采用折叠舵成为设计趋势,其次结合工程实例从工作环境角度指出折叠舵于大动压高负载条件下展开和锁紧、折叠舵于大载荷高热流条件下飞行两个发展趋势,最后从展开过程气动载荷设计、折展锁紧机构设计和舵面结构设计三个方面总结了关键设计技术及相关研究现状。     

联合环境试验方法及其应用

一、前言众所周知,在一般电子产品的研制和生产过程中,都离不开环境试验。如高温、低温、盐雾、雨淋、振动、冲击、噪声等,几乎都是必须进行的试验项目。特别是飞机、导弹、卫星上的电子产品,更是如此。只有进行了这些试验,并证明产品在这些环境作用下仍能正常工作,产品才能投入使用。这些试验起初只在军用产品上进行.后来发展到一般民用产品也进行,而且国外早就制定了试验标准,各类产品按照相应的标准来进行试验。在产品的研制阶段有研究性     

导弹发射装置的总体设计方法(英文)

提出了一套新型导弹发射装置的总体设计方法 ,对其中的重要问题加以讨论并指导新型导弹发射装置的研制 ,为新型导弹发射装置的设计提供依据。导弹发射装置总体设计涉及的内容包括 :导弹发射装置技术指标的分配 ,国外引进的导弹发射装置的实体建模、气压传动装置的设计、弹射机构装置的设计、导弹发射装置的可靠性预测及导弹发射装置的实验研究。本文将就这几个问题展开深入研究。     

《强度与环境》73年、74年共八期总目录

73年第一期: 1 国外振动实验技术的一些进展(综述) 2 几种壳体稳定性的计算方法(小结) 73年第二期: 1 失重环境对火箭导弹下程的影响 2 空防中核环境引导弹头部的破坏作用及高空核爆炸所产生的软x射线对导弹     

俄罗斯国家导弹中心的振动冲击试验系统

俄罗斯马克耶夫国家导弹中心是俄罗斯潜射导弹的主要研制单位,承担着俄罗斯潜射导弹的研制任务,在潜射导弹研究方面具有成熟的技术和丰富的经验。该中心的的试验场地可以进行火箭/航天器在所有应用条件下的全尺寸试验。其中振动冲击试验系统用于确定航天产品在运输和飞行环境及冲击负载条件（包括级分离时的作用条件）下的承载能力,同时用来检查产品的精确度和工作性能;     

振子式简易冲击谱分析仪

一、引言在国防工业中,许多产品如火砲、舰艇、导弹、卫星等,其上的设备仪器,都要遇到各种不同的冲击环境。如火砲发射,舰艇受到深水炸弹的攻击,导弹发动机点火,级间爆炸分离等.为了制定产品仪器设备的冲击环境条件,首先必须将所测得的真实环境数据处理成冲击响应谱,冲击响应谱的分析方法是很多的.最早的是簧片仪,以后发展到使用模拟计算机及数字计算机,簧片仪的特点是简单、直观,但由于它是机械装置,故分析频率     

振子式冲击谱分析仪工作小结

一、引言导弹在毛行过程中,要经历种种诸如发动机点火、关机、级间爆炸分离等冲击环境。为了制订弹上仪器设备的冲击环境条件,首先必须将所测得的真实环境数据处理成冲击响应谱。冲击谱的分析方法是很多的,最早的是簧片仪,以后发展到使用模拟计算机及数字计算机。簧片仪的特点是简单、直观,但由于它是机械装置,故分析频率不能太高;使用计算机的方法是比较理想的,问题是现在一般单位不易具备这样的条件。     

某型电磁活门校验器的研制

针对某型电磁活门无专用校验设备和规范流程,故障定位困难、检测程序复杂等问题,制订了准确校验该型电磁活门性能的方法,并开发了专用校验设备,满足了电磁活门技术参数的检测和性能校验需求;使用表明,该设备能够可靠并准确地对电磁活门进行校验,确保了故障定位、性能判定的准确性。     

前苏联导弹在气动力学方面的创新设计（一）

SA-2：该类导弹有两处特殊设计：输油管路暴露于表面，以及不对称机翼设计。燃料箱安装在导弹前部，随着燃料消耗导弹重心逐渐前移，使导弹始终保持良好的机动性。暴露于导弹表面的输油管路将燃料输送至尾部发动机，同时使导弹的滚转趋势增强，不对称机翼设计正好抵消了由管路引起的滚转效应。     

导弹复合随动系统运动特性校准技术

针对某型导弹随动系统在实际发射过程中的运动姿态准确性,本文设计了一种高速相机动态测量系统。该系统采用多台高速相机为图像采集传感器,运用图像处理技术在导弹复合随动系统上实现其运动姿态的动态采集,利用软件编程完成运动特性动态数据的自动采集与处理,最后实现导弹随动系统运动特性动态校准。研究结果表明,该技术具有环境适应性强、测量效率高等优点,而且系统精度精确稳定。     

导弹外部挂飞振动环境影响因素分析研究

本文利用实测数据,详细分析了挂飞振动环境的各影响量。首先,分析了挂飞振动环境激励的来源;其次,利用实测数据详细分析了挂飞环境影响的因素,及振动环境与这些因素的关系。通过分析发现,挂飞高频振动环境与飞行动压、马赫数、以及导弹外形呈一定的关系,挂飞低频振动环境与机翼挂弹后动力学特性相关。     

弹-架分离系统动力学中的边界参数影响分析

机载导弹的发射经历着从发动机点火到导弹与载机分离的复杂动力学过程,其间作用有冲击和气动载荷,而导弹-发射装置-飞行器之间有着复杂的结构连接边界.本文建立了分离冲击条件下机载导弹与发射滑轨系统结构连接的动力学模型,利用仿真软件MSC.ADAMS/Vibration进行了系统的动力学虚拟试验与分析,研究了系统在低阶模态下连接结构的刚度和阻尼对系统频响函数的影响.本文研究为导弹发射动力学分析和弹-架系统动力学设计与优化提供了理论基础.     

固体火箭发动机地面热试车试验研究

从试验原理、试验环境和试验方案等方面对固体火箭发动机地面热试车试验进行了完整的介绍,对燃烧室内压力、发动机壳体的振动、冲击和试车台周围的噪声环境等试验结果进行了详细的分析。通过分析,揭示了发动机的内部工作原理,指出了燃烧室内脉动压力类似于白噪声,阐明了舱段的隔声、降噪特性和质量负载、阻尼衰减效应等。后续可通过对这些影响因素及其作用效应进行综合分析,利用数据推演或仿真分析等手段得到导弹真实的环境。     

简讯

水面再入冲击模拟系统海军武器处质量评定环境实验室有一个称之力“空气砲”的设备。它可实现宽广的机械冲击载荷实验条件。但是大多数试验都是用来模拟导弹元件水面再入条件。这些试验赋有这样的特点:在2毫秒以內加速度迅速上升到几千个G,称之为着水情况。随之在40—100毫秒內衰減到200—1400G,称之为阻力情况。这就是模拟开始的水面再入撞击,要求一个减速但仍是正加速度的阻力情况。