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直升机机载设备振动环境试验要求设计方法研究

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研究与探讨Research & Discussion

2018·6（下） 军民两用技术与产品 179国内外直升机机载设备振动环境试验通用标准、规范均强调按直升机型号振动环境实测结果，通过剪裁通用标准，制定型号研制专用试验要求。以实测结果数据为依据，通过剪裁通用标准，设计和制定型号试验要求，这个技术路线是科学、合理的。但对周期振动谱、随机振动谱、试验时间定义等问题，目前尚未形成统一的做法。本文件综合分析、研究多个标准和相关文献，提出直升机机载设备振动耐久试验要求的设计方法和工作流程。1 机载设备振动环境特性分析直升机振动环境通常表现出：多源性、多态性、矢异性、区域性、多变性、分散性六类特性[1]。其中，多源性指同步存在多个、多类振源；多态性指同时表现为周期、随机和瞬态振动；矢异性指直升机的振动响应是空间矢量；区域性指直升机不同区域的振动响应存在很大的差异；多变性指周期、随机和瞬态振动随飞行剖面和特情（如卸物、发射等）改出而变化。2 试验要求设计方法2.1 随机振动谱设计大量直升机型号研制飞行振动实测结果数据表明，直升机不同位置上的振动响应，其随机振动分量的比重非常小，谱密度函数值也不大。在机体结构和大部分设备安装位置，随机振动的频宽一般在500Hz以内；在发动机、传动系统及其安装位置，随机振动的频宽可以达到2000Hz。参照有关通用标准，随机振动谱可以统一采用图1中通用谱。

图1 随机振动谱2.2 周期振动谱频率设计现有的机载设备振动环境试验标准，大都对振动环境划分出多个不同的区间，选出四个典型的周期振动频率，然后应用到随机振动谱上，从而形成该设备的振动环境试验谱，针对这四个频率的选取，各标准之间尚无定论，主要以下两类标准。第一类以GJB 150[2]系列和MIL-STD-810[3]系列为代表，按照直升机振源分布和振动响应的一般特性，将全机振动环境划分成多个区域，即振动环境分区。各分区按指定的振源频率选择四个频率，并且规定频率值之间为等量增加关系。第二类以ADS-27[4]系列为代表，使用实际振动测量结果频谱上四个具有最大幅值的频率，并规定在设备安装使用时的固有频率值不能等于或接近这四个频率值中的任何一个。2.3 振动环境影响区划分直升机全机振动环境存在很大的差异，因此，需对其进行分区，分区原则是振动环境相近，分区既要考虑振动环境的差异，又要考虑研制工作的需要。根据机载设备安装位置差异和振源分布，首先，可以分成舱内区和舱外区；其次，舱内区又细分为机身、尾梁、仪表板及设备架、主减/动力舱等。2.4 周期振动分量量值和试验时间定义理论上，在振动环境隶属相同区间范围的设备，其振动环境相同；但实际情况下同一区间的设备在不同飞行状态下可能具有不同的振动环境，而这样的情况在直升机的总寿命工作时间内的比例通常不确定。因此给出如下的试验加速设计方法用以提高试验量值或缩短时长：Tt=Tr（a/at）5 （1）或at=a（Tr/Tt）1/5 （2）其中T——设备的使用寿命值；Tr——耐久振动环境试验时长；a——飞行状态下振动环境使用的周期振动分量加速度幅值g；at——飞行振动试验谱周期振动分量加速度幅值，单位。对周期振动谱，根据飞行谱中飞行状态，参考资料[5]，构建直升机振动响应谱；在量值确定方面，提出了先截断后加速的方法。3 与通用标准对比针对同一条件下的耐久振动试验，与通用标准规范（如：GJB150.16）比较，两者选取的周期振动频率也不一致，在试验量值上相差较大。通用标准会对机载设备的成本、重量、设计、性能等产生影响；因此，通用方法是：结合振动实际测量结果制定专用要求，以达到获得在各指标参数上具有优势的设备的目的。References1 范真等.振动环境试验设备与技术的现状及发展，机械设计与制造，2006.2 军用设备环境试验方法（GJB 150.16-1986），1987.3 美国军用设备环境试验方法（MIL-STD-810D/E/F/G），1983-2010.4 R.Vlaminck & K.C.Frederickson，“Component Vibration Qualification Requirements For the RAH-66 Comanche Helicopter”，the AHS 48th Annual Forum，June 3-5，1992.5 《机载设备的环境条件和测试程序》（RTCA DO-160D/E/F/G）.摘 要 针对“依据实测结果数据剪裁通用标准，设计和制定型号试验要求”情况下周期振动谱、随机振动谱、试验时间定义等问题，本文件综合分析、研究多个标准和相关文献，提出直升机机载设备振动耐久试验要求的设计方法和工作流程，为制定直升机振动控制设计规范提供支撑。关键词 直升机； 振动环境； 规范；

周期振动文章编号：1009-8119（2018）06（2）-0179-01直升机机载设备振动环境试验要求设计方法研究马旭东（航空工业直升机设计研究所，景德镇 333001）

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某直升机机载设备印制板振动试验失效分析

某直升机机载设备印制板振动试验失效分析

第２７卷第４期　２０１１年８月　电子机械工程　

Ｅｌｅｃｔｒｏ—Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖ０１．２７．Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２０１１　

某直升机机载设备印制板振动试验失效分析　

薄玉奎　

（南京电子技术研究所，　江苏南京２１００３９）　

摘要：文中以某机载电子设备振动试验中印制板（ＰＣＢ）故障现象为研究对象，通过理论分析和ＡＮＳＹＳ　

动力学计算的方法对ＰＣＢ板产生故障的机理进行了分析和计算。计算结果与试验现象相符，认为谐振和　ＰＣＢ板设计问题是导致该试验故障的原因，并在结构接口方面对引起谐振的情况进行了分析，阐述了结构　

和电讯方面相应的改进措施。　关键词：印制板；振动试验；失效分析　中图分类号：ＴＢ５３４　．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—５３００（２０１１）０４—００１３—０３　

ＰＣＢ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｔｅｓｔ　Ｆａｉｌｕｒｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ－ｂｏｒｎｅ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　

Ｂ０　Ｙｕ．ｋｕｉ　（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｗｈｉｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＰＣＢ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｉｎ　ａ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ－ｂｏｒｎｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　

ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂｙ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ＡＮＳＹＳ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　

ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｇｒｅｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ＰＣＢ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＣＢ　ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｏｏ．　

某机载设备安装平台的复合式隔振设计试验研究_李家旭

某机载设备安装平台的复合式隔振设计试验研究_李家旭

2015年第34卷6月第6期机械科学与技术MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringJuneVol．342015No．6DOI：10．13433/j．cnki．1003-8728．2015．0632

收稿日期：2014-04-10基金项目：国家自然科学基金项目（11102162）资助作者简介：李家旭（1983－），工程师，研究方向为结构动力学和气动弹性力学，aviclijiaxu@sohu．com；谷迎松（联系人），副教授，博士，guyingsong@nwpu．edu．cn某机载设备安装平台的复合式隔振设计试验研究李家旭1，张新平1，谷迎松2（1中航飞机研发中心2所，汉中723213；2西北工业大学结构动力学与控制研究所，西安710072）摘要：针对某机载设备环境振动故障问题，对故障现象进行了分析。采用硅橡胶和工业用毛毡作为隔振材料，提出了一种在设备安装平台上下表面采取减振措施的复合隔振方案。进行了振动环境飞行实测，得到了设备安装部位的环境振动信号。基于实测信号，采用试验手段，进行了设备安装平台的复合式隔振设计方案优选，给出了有效降低机载设备振动响应的最佳隔振设计方案。关键词：隔振；安装平台；硅橡胶；工业用毛毡中图分类号：TB535文献标识码：A文章编号：1003-8728（2015）06-0978-04ExperimentalStudyofComplexDesignforVibrationIsolationofCertainAirborneEquipmentInstallingPlatformLiJiaxu1，ZhangXinping1，GuYingsong2（1AvicShaanxiAircraftIndustry（Group）CorporationLtd．，Hanzhong723213，China；2InstituteofStructuralDynamicsandControl，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710072，China）Abstract：Theaimofthepresentworkisfocusedonthevibrationisolationdesignforcertainairborneequipmentinstallingplatformunderenvironmentalexcitingofapropellerplane．Firstly，thephenomenonwasanalyzedforthevibrationproblemoftheairborneequipment，andthenacomplexdesignforvibrationsuppressionwasproposedbyintroducingdampingmaterial，silicifiedrubberandindustrialfelt，onbothsidesoftheinstallingplatform．Thevibrationenvironmentfortheinstallingplatformwasrecordedduringaflighttest．Basedonthisrecordedsignal，vibrationtestwasconductedtodeterminethebestcomplexdesignforthevibrationsuppressionofairborneequipment，andthedesignparameterswereobtainedforthemosteffectivevibrationisolator．Keywords：acceleration；complexvibrationisolation；damping；design；designofexperiments；equipment；experiments；friction；industrialfelt；installation；optimization；rubber；silicifiedrubber；vibrationanalysis；vibrations（mechanical）螺旋桨飞机在飞行的过程中，由于发动机螺旋桨旋转所产生的激励，常常会传递到机载设备的安装部位，从而形成了机载设备的基本振动环境［1］，该振动环境往往会影响机载设备的正常工作。在工程实践中，隔振是对机载设备进行振动控制的重要途径之一，并广泛应用于机载光电设备如激光陀螺捷联惯导系统［2-5］、光电吊舱［6］以及有关运动机构［7］的减振设计中。目前一般采用橡胶阻尼材料作为隔振材料，采用有限元软件进行隔振设计分析并结合试验进行减振效果验证［1-3］，近年来也涌现出一批采用智能材料以及新型阻尼材料进行减振抑振的研究［8-12］。用于隔振的材料的阻尼特性和刚度特性一般存在一定的分散性，并且在仿真中难以准确模拟设备安装的真实连接情况和边界条件［13-15］，故而理论分析所得结果往往具有一定的局限性。针对某机载设备环境振动故障问题，基于实测环境振动信号，采用试验手段，进行了设备安装平台的复合式隔振设计方案优选，给出了有效降低机载设备振动响应的最佳隔振设计方案

DO160G机载设备环境试验

DO160G机载设备环境试验

DO160G机载设备环境试验(共4页)

-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页- DO-160G机载设备环境试验

RTCA/DO-160G本文件为机载设备定义了一系列的最低标准环境试验条件(类别)和相应的试 验方法。这些试验的目的是为确定机载设备在使用过程中会遇到的典型环境条件 下性能特性提供试验室方法。

本文件中列出的标准环境试验条件和相应的试验方法可作为环境条件下的 最低性能规范，这一规范能保证设备工作期间的性能方面有足够的可信度。

温度、高度试验

本章定义了一些温度和高度的试验方法，根据机载设备安装到飞机上后的设 计使用类别选择合适试验方法见 和表 4-1)。

注： 温度/高度类别的选择取决于设备安装在飞机内或飞机上的位置、飞机的最 高飞行高度，及该设备是否位于温度和/或压力控制区内。设计者在评价由设备 最终应用和使用确定的要求时,必须考虑上述条件。

温度变化试验

本试验用于确定设备在高低工作温度极值之间温度变化过程中的性能特性。 飞行工作期间的适当类别由表 4-1 规定。A 类、B

类和 C 类设备，要求按 、 、 和 节规定的方法进行的试验时，还需进行 节规定的温度 变化试验。S1 和 S2 类的设备，则要求该设备能够承受 或 节规定的温 度冲击试验。

湿热试验

本实验目的是确定机载设备承受自然的或诱发的潮湿大气的能力。预期的主 要不利影响是：

a.腐蚀。 b.吸收潮气而引起设备性能的改变，例如：

机械性能(金属)

电性能(导体和绝缘体)

化学性能(吸湿的元件)

热性能(隔热体)

注：湿热试验不应在温度/高度试验和振动试验前进行。

飞行冲击和坠撞安全试验

飞行冲击试验是为了验证设备在经受飞机正常飞行期间遭遇冲击时能否继 续在性能标准范围内工作。在飞机滑行、着陆或飞行中遇到阵风时都可能出现这 些冲击。所有安装固定翼和旋翼飞机上的设备都要进行冲击试验。冲击试验分为 两种试验曲线：一种是标准试验脉冲持续时间为 11ms，另一种是低频段脉冲持 续时间为

民航机载设备之试验室适航符合性验证试验(MoC4)

民航机载设备之试验室适航符合性验证试验(MoC4)

广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心：/

民航机载设备地面试验室适航符合性验证试验（MoC4）流程的研究

（中国商飞上海飞机设计研究院，中国 上海 201210孟益民）

【摘 要】本文总结了民用飞机航电系统在地面试验室开展适航符合性验证试验（MoC4）的一般试验流程，详细分析了试验构型的符合性说明方法，从试验件、试验设施、质量体系、试验程序和人员资质等方面详细阐述了其能够满足符合性所应具备的条件

关键词：MoC4；航电系统；适航；试验流程

作者简介：孟益民（1984.07—），男，湖北黄石人，硕士，工程师，主要研究方向为航电系统集成验证。

0 引言

适航符合性验证试验是民用飞机向适航当局表明其对适航条款符合性的重要手段。根据中国民用航空局（CAAC）的规定，适航符合性验证分为：符合性声明（MoC0）、说明性文件（MoC1）、分析/计算（MoC2）、安全评估（MoC3）、试验室试验（MoC4）、机上地面试验（MoC5）、飞行试验（MoC6）、航空器检查（MoC7）、模拟器试验（MoC8）和设备合格性（MoC9）等十种方法[1]。由于航电系统功能复杂，与飞机各个系统都有交联关系，很难在地面试验室将航电系统独立出来，因此航电系统的适航符合性验证试验一般多在飞机上进行，即采用机上地面试验（MoC5）和飞行试验（MoC6）的方式。然而，航电系统的一些功能如机组告警等需要飞机工作在故障状态才会触发，在飞行试验时验证这些功能具有一定的危险性，加上飞行试验本身的成本高昂，目前世界上主要的飞机制造商如美国波音公司、欧洲空中客车公司等越来越多的选择将航电系统的适航符合性验证试验放在地面试验室进行，从而节省大量的飞行小时数，降低制造成本。我国民用飞机的研制尚处于起步阶段，在航电系统MoC4试验方面尚无成熟的经验，本文针对航电系统MoC4试验的过程和方法开展了研究。

１ MoC4试验流程

１.1 概述

在试验室环境中进行航电系统适航符合性验证试验的流程如图1所示。首先，飞机制造商编制适航符合性验证计划（CP）。具体到航电系统，该计划将航电系统的功能根据ATA章节进行分解，确定每一个功能项的符合性验证方法。其中，对于注明使用MoC4方法的功能项将在地面试验室对其符合性进行验证。CP需要得到适航当局的批准。之后，对每一次的MoC4试验任务，将编写试验任务书。试验任务书规定了本次试验的内容以及这些内容与CP的追溯关系。承试单位（地面试验室）接到试验任务书后，根据其内容编写试验大纲，试验大纲规定了试验的构型和具体试验程序，并提交给适航当局委任的工程审查代表。工程审查代表根据试验的构型向适航当局委任的制造符合性检查代表提交对本次试验的制造符合性检查请求。制造符合性检查代表将检查由承试单位提供的试验设施的符合性声明，检查完成后，如无问题则对本次试验设施颁发适航批准标签（038表）以及适航符合性检查记录（034表），检查结果将反馈给工程审查代表。在确认本次试验构型中存在的偏离项对试验结果无影响后，工程审查代表将批准并现场目击本次试验。试验结束后，承试单位根据试验结果编写试验报告并提交给工程审查代表批准。 广电计量-环境可靠性与电磁兼容试验中心：/