全尺寸航天器振动台多维振动试验的天地一致性研究(上)

地面振动试验中的全尺寸航天器响应与在天上全箭振动时的航天器响应是否一致的问题,即振动试验的天地一致性问题在文中得到分析。通常,航天器振动试验方法无法同时反映航天器在天上全箭振动时航天器和运载火箭(简称器箭)界面的加速度条件和器箭界面的安装边界条件,因而无法保证其实验结果的可靠性。针对这一问题,在文中指出,对于全尺寸航天器而言,如果让航天器和振动台(简称器台)界面的加速度等于在天上全箭振动时的器箭界面的加速度条件,就能同时自动满足航天器器台界面安装边界条件,由此就能求得全尺寸航天器在振动台振动试验中的解析解,精确等同在天上全箭振动中航天器振动响应。首先应用动态实验仿真技术,导出天上全箭振动响应模型及其解析解,包括:器箭界面的加速度条件和航天器内部加速度响应。然后让全尺寸航天器与振动台的界面加速度等于全箭振动中导出的器箭界面加速度条件,由此就能对全尺寸航天器振动台多维振动试验进行仿真,给出在振动台振动试验中全尺寸航天器响应的解析解结果,可以证明在振动台多维振动试验中全尺寸航天器响应的解析解等于在全箭振动中航天器响应的解析解。这一研究成果,为采用全尺寸航天器振动台多维振动试验方法来精确再现在天上全箭振动中航天器多维振动力学环境提供了完整的理论依据和实践指导。     

全尺寸航天器振动台多维振动试验的天地一致性研究(下)

地面振动试验中的全尺寸航天器响应与在天上全箭振动时的航天器响应是否一致的问题,即振动试验的天地一致性问题。通常,航天器振动试验方法无法同时反映航天器在天上全箭振动时航天器和运载火箭(简称器箭)界面的加速度条件和器箭界面的安装边界条件,因而无法保证其实验结果的可靠性。对针对这一问题,于全尺寸航天器而言,如果让航天器和振动台(简称器台)界面的加速度等于在天上全箭振动时的器箭界面的加速度条件,就能同时自动满足航天器器台界面安装边界条件,由此就能求得全尺寸航天器在振动台振动试验中的解析解,精确等同在天上全箭振动中航天器振动响应。首先应用动态实验仿真技术,导出天上全箭振动响应模型及其解析解,包括:器箭界面的加速度条件和航天器内部加速度响应。然后让全尺寸航天器与振动台的界面加速度等于全箭振动中导出的器箭界面加速度条件,由此就能对全尺寸航天器振动台多维振动试验进行仿真,给出在振动台振动试验中全尺寸航天器响应的解析解结果,可以证明在振动台多维振动试验中全尺寸航天器响应的解析解等于在全箭振动中航天器响应的解析解。这一研究成果,为采用全尺寸航天器振动台多维振动试验方法来精确再现在天上全箭振动中航天器多维振动力学环境提供了完整的理论依据和实践指导。     

振动环境试验力参数测量技术研究

目前美欧航天界在航天器振动环境试验中,已将采用力限制控制技术形成一项技术标准,主要目的是减少试验中造成过试验的几率,我国航天部门也开始针对此项技术进行应用研究。在力限制控制技术中如何保证力参数测量的实施和准确性是进行此项研究的关键技术之一,文中主要介绍在此项研究中多分量力参数测量的实施过程,及测量的数据结果和数据分析,目的是对振动试验环境使用测力单元进行力参数测量技术进行一次总结,为进一步开展力参数测量技术的研究积累经验。     

3-DOF转动柔索驱动风洞机构的力雅可比矩阵

简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出在各柔索安装单分量力传感器时模型的感、测力变换雅可比矩阵。最后给出了数值算例,验证了该装置应用于风洞测力试验的有效性,为该测力装置应用于风洞试验奠定了基础。     

基于测力和测压试验的气动导纳识别结果比较

气动导纳是大跨度桥梁抖振分析的重要参数,通常通过格栅湍流场测力或测压风洞试验进行识别。然而,测力试验中天平和节段模型系统的固有振动和测压试验中测压管路系统的频响效应都会对气动导纳的识别结果产生影响。本文通过格栅湍流场测力和测压试验、采用抖振力自谱和抖振力脉动风交叉谱综合残量最小二乘法识别了准平板断面的气动导纳,其中,在基于测力试验的气动导纳识别中考虑了模型抖振力跨向不完全相关效应的影响,在基于测压试验的气动导纳识别中考虑了按Bergh-Tij deman理论公式修正或者不修正测压管路系统频响特性影响的2种情况。在此基础上,通过考察气动导纳实验识别结果之间的差别及其与平板断面气动导纳理论解Sears函数之间的差别,研究了天平模型系统固有振动以及测压管路系统频响效应对识别结果的影响。结果表明:天平模型系统的共振会显著放大气动导纳的识别结果;而由于测压管路的固有频率一般要显著高于天平模型系统的固有频率,因此,与基于测力试验得到的气动导纳相比,基于测压试验所得气动导纳总体上更加合理,可用导纳的折算频率范围更广。此外,在一般大跨度桥梁抖振分析所关心的折算频率范围内,考虑测压管路频响特性修正后,气动导纳有一定降低。     

一种获取结构界面加速度阻抗的新方法

在振动试验测量技术研究中,提出了一种获取结构界面加速度阻抗的新方法——不测力法。通过设计带有集中质量块的圆筒结构试验件,对其进行了正弦扫描试验,获得了试验件的界面加速度阻抗,通过与有限元及测力法比较,验证了该方法的有效性。     

涡扇发动机风扇配平方法的优化

本文介绍了以单一振动传感器振动数据为基础,运用三圆配平方法对风扇转子进行配平的基本思路,提出了基于多组振动数据的涡扇发动机风扇配平方法,给出了通过多个振动传感器或多个飞行航段所获取的振动数据进行配平计算的方法,解决了早期的机载振动设备不具备提供发动机风扇配平解决方案的实际困难。该方法同样适用于安装了现代机载振动设备且具有多个振动传感器的涡扇发动机风扇配平。     

复杂结构振动试验有效性分析

针对目前振动台试验中的"过试验"和"欠试验"现象,以星箭系统级结构简化缩比模型及卫星结构简化缩比模型为对象,从简单模型基础激励下的理论分析出发,研究了单卫星振动试验时界面响应及星上振动响应与系统级试验的差别,探讨了振动台试验出现天地不一致的原因及其合理应用范围。     

环境应力筛选中的振动试验方法

从振动试验技术的角度讨论了振动应力筛选的方法,分析了振动试验中夹具、安装方式、传感器、振动方向等各种因素和控制策略对环境应力筛选效果的影响,以及电子、机电、机械等不同种类产品的振动应力筛选方案,指出了在振动应力筛选中应注意的问题。     

飞机外挂物及其部件同时测力试验技术研究

介绍了气动中心高速所开展飞机外挂物及其部件同时测力试验技术研究的概况,指出了研究的主要技术难点并给出了相应的解决措施。应用该项技术,在1.2m×1.2m风洞中成功进行了××飞机外挂测力试验,获得了该机翼下外挂物及其部件可靠的气动特性。该项试验技术研究的成功及其在型号试验中的应用,拓宽了风洞试验能力,丰富和发展了外挂测力试验技术的内容和手段,具有广阔的应用前景。     

风洞天平动态特性多阶惯性补偿技术研究

在高超声速风洞测力试验过程中,冲击载荷或动态载荷激励测力系统结构振动,天平输出信号中包含了振动干扰量,可通过动态补偿方法进行改善,但现有方法处理方式单一,精度受限。根据测力系统结构特点,将测力系统简化为带集中质量的悬臂梁模型,应用振动理论方法,得到了该系统的自由振动解析结果。在自由振动特性研究中,考察了各个振型对测力的干扰以及各个振型加速度分布规律,提出了天平"多阶惯性补偿方法",并得到了理论补偿系数;进而利用有限元仿真和小波变换后处理方法,对该方法进行了仿真验证。结果表明,相比传统方法,该方法有效提高了天平动态性能。     

电动振动台系统的随机激振能力计算

一、引言随机振动试验日渐普及。但是,如何使用激振设备,尚存在一些疑问。正弦振动试验中,电动振动台——功率放大器系统的额定值是由生产厂明确给定的。但同一系统作随机振动试验时,在高斯分布的白噪声讯号作用下,它们可以产生多大的加速度功率谱密度?多大的峰值激振力?这些量值与哪些因素有关?只有很少生产厂给出明确的指标。但这些     

力限控制技术的试验研究

传统的加速度控制振动试验中的过试验问题已经被许多专家认识到,力限控制技术的发展给解决振动试验中的过试验提供了方法.在本文中,以某试件承力筒纵向正弦扫描振动试验为平台,进行了力限控制技术在振动试验中的尝试.对比传统加速度控制和新型力限控制情况下的试验结果,分析力限控制在提高控制精度,解决过试验方面的优点.同时,探讨了将力限控制方法有效应用到振动试验中的一些关键技术和难点.     

力限控制技术在整星振动试验中的尝试

力限控制技术是加速度和力的双重控制,能有效解决力学振动试验中的过、欠问题。介绍了大型力限控制试验平台的搭建和力限控制技术在整星振动试验中的应用尝试。试验结果验证了力限控制技术的有效性和在整星级振动试验中应用的可行性。     

石英谐振式力传感器

本文介绍了一种新型的具有频率输出的测力传感器——石英谐振式测力传感器的设计、结构、工艺及安裝调试中的有关问题。该传感器采用频率控制中被广泛使用的AT 切型石英谐振器为力敏感元件。当被测力作用在谐振器的边缘上时,会使谐振频率随着力值的大小发生线性偏移,选择力方位角约40°,以减小温度对传感器灵敏度的影响;为了减小传感器的零点温漂,设计了具有双片谐振器的差动式传感器,即选用两片频率温度特性一致的石英谐振器,其中一片用来感受被测力,另一片只感受温度,用作温度补偿。为了减小电路引线对传感器输出的影响,采用了将振荡电路安装在传感器壳体内的结构形式。文中还给田了传感器的实验数据。     

高超声速飞行器脉冲风洞测力系统研究

吸气式高超声速飞行器具有各系统高度耦合的特点,现阶段的主要研究手段是在脉冲燃烧风洞中开展一体化飞行器带动力试验。针对脉冲燃烧风洞的特点,发展了一体化飞行器风洞试验快速测力方法。对试验模型和天平组成的测力系统进行了建模,获得了测力系统结构设计准则;采用数值仿真和锤击法获得了测力系统的模态,对试验过程中模型振动信号进行分析研究。结果表明:测力系统的振动频率满足测力要求,且其振动形式与锤击法测定模态一致。在脉冲燃烧风洞中开展的飞行器带动力试验结果表明:测力系统满足脉冲燃烧风洞测力要求,能够获得大尺度高超声速一体化飞行器气动力载荷,且满足精度要求,证明了在脉冲燃烧风洞中开展大尺度高超声速一体化飞行器技术研究的可行性。     

力限振动试验技术进展综述

力限振动试验技术在国外航天飞行器振动试验中广泛开展,主要目的是减轻或抑制振动试验中的过试验现象。介绍了力限振动试验技术的国内外进展情况,并回顾了解决振动试验中抑制过试验的＼方法,重点针对力限振动试验条件设计方法中力限谱的设计方法及力限参数获取方法方面,对力限振动试验技术进行了综述。最后,对力限振动试验技术的应用前景进行了展望。     

跨声速风洞模型主动减振系统试验研究

为解决跨声速风洞测力试验模型的俯仰振动问题,研制了一套主动减振系统。该系统利用了模型/天平/支杆系统的响应特性,采用主动控制方法,以天平信号作为输入,采用速度负反馈,使用安装在支杆后端主动接头内的压电陶瓷作动器来抑制模型振动。地面试验结果表明,主动减振系统使模型/天平/支杆系统的俯仰一、二阶阻尼比分别提高20.8倍和12.8倍。风洞试验结果显示,法向力和俯仰力矩振动幅度分别下降71.0%和57.5%,风洞试验结果还表明主动减振系统对气动系数的影响相对较小。主动减振系统在多个模型的风洞试验中也得到验证,显示出良好的减振性能和模型适应性。     

脉冲燃烧风洞测力天平研制与应用

介绍了一种用于脉冲燃烧风洞高超重载模型冷、热态测力试验的腹支内式六分量应变天平研制方案。燃烧脉冲风洞试验时间短、冲击载荷大,模型重量大,要求天平能够快速响应,设计方案兼顾了刚度和灵敏度,天平静校指标满足要求。试验结果表明,天平输出信号与燃烧室压力的跟随性良好,能够正确反映模型的受力状态,轴向力系数的重复性精度达到了1.6%,天平性能稳定,由模型/天平/支架构成的测力系统在轴向力、法向力和俯仰力矩3个分量上输出信号的主频均满足脉冲风洞的测力要求。该天平方案满足重载模型在脉冲燃烧风洞试验中的测力要求。     

星箭力限试验条件设计研究

阐述了星箭振动试验过程中的过试验现象及其机理,分析了几种常用的力限试验条件设计方法。通过建立星箭分析模型,利用三种分析方法进行了星箭力限试验条件的计算,并与星箭耦合分析、振动台仿真分析结果进行了对比。表明如果两个子系统的有限元分析模型和外载荷在分析频段均可靠,直接通过有限元软件获得界面力和界面加速度,并进一步得出二者的转换关系,应更有应用价值。在有限元模型不可靠或星箭结构方案设计阶段,基于复杂二自由度模型的简化分析方法,可以较好地得到力限试验条件。