本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，具體涉及大型導(dǎo)彈多點(diǎn)多軸掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對于掛機(jī)導(dǎo)彈，飛行時(shí)受到飛機(jī)振動(dòng)傳遞與氣動(dòng)力作用，會(huì)承受一定振動(dòng)環(huán)境，對其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成影響。為了保證產(chǎn)品使用安全可靠性，對于懸掛在飛機(jī)上的產(chǎn)品，都需要開展掛機(jī)振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)考核。如果通過真實(shí)地面模擬試驗(yàn)，那么就能對產(chǎn)品進(jìn)行有效考核，保證在使用中不會(huì)產(chǎn)生破壞，從而保證產(chǎn)品有足夠的動(dòng)強(qiáng)度。

傳統(tǒng)的掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，通常采用將試驗(yàn)件直接固定或者用框架懸吊固定在單個(gè)振動(dòng)臺(tái)上，單方向一次進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。而大型導(dǎo)彈懸掛到飛機(jī)上后，受飛機(jī)邊界影響，其動(dòng)力學(xué)特性會(huì)發(fā)生變化，由于導(dǎo)彈質(zhì)量過大，與飛機(jī)的耦合作用增強(qiáng)，導(dǎo)致低頻動(dòng)應(yīng)力嚴(yán)重，有較強(qiáng)的邊界效應(yīng)。另外，大型導(dǎo)彈頻率較低，容易出現(xiàn)響應(yīng)分布不均，不但影響推力，還可能會(huì)造成局部過試驗(yàn)。

因此，為了保證機(jī)載導(dǎo)彈產(chǎn)品可靠性，在進(jìn)行全彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方案策劃時(shí)，需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，選擇出最優(yōu)的激勵(lì)與控制方案，并考慮到邊界效應(yīng)進(jìn)行模擬，才能增加地面試驗(yàn)真實(shí)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對上述問題，旨在提供一種更真實(shí)反映掛機(jī)大型導(dǎo)彈的振動(dòng)模擬方法，實(shí)現(xiàn)掛機(jī)導(dǎo)彈真實(shí)地面考核，有效評估掛機(jī)導(dǎo)彈的動(dòng)強(qiáng)度，保證產(chǎn)品的安全可靠性。

本發(fā)明公開了：一種大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，由掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件、掛架轉(zhuǎn)接裝置、空氣彈簧支撐系統(tǒng)、掛架、掛機(jī)導(dǎo)彈、空氣壓縮機(jī)、激光位移計(jì)、壓力控制器、振動(dòng)工裝、球頭、垂向振動(dòng)臺(tái)、水平振動(dòng)臺(tái)安裝基座、水平振動(dòng)臺(tái)、試驗(yàn)承載基座組成，；掛機(jī)導(dǎo)彈安裝在掛架上，掛架通過掛機(jī)轉(zhuǎn)接裝置安裝在掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件上；掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件安裝在空氣彈簧支撐系統(tǒng)上，空氣彈簧支撐系統(tǒng)安裝在試驗(yàn)承載基座上；垂向振動(dòng)臺(tái)與水平振動(dòng)臺(tái)通過球頭與振動(dòng)工裝相連，振動(dòng)工裝用來固定掛機(jī)導(dǎo)彈。

進(jìn)一步的，所述空氣彈簧支持系統(tǒng)還包括空氣彈簧、上連接板、下連接板、導(dǎo)向限位桿組成，其中所述上連接板以及下連接板與掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件連接，下連接板與試驗(yàn)承載基座連接，空氣彈簧安裝在上連接板與下連接板中間，空氣彈簧通過氣管與壓力控制器連接。

一種大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法，其特征在，包括以下步驟：

a進(jìn)行掛機(jī)邊界結(jié)構(gòu)模擬，設(shè)計(jì)掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件；

b設(shè)計(jì)自由懸吊系統(tǒng)；

c開展導(dǎo)彈掛機(jī)狀態(tài)傳遞特性試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵位置響應(yīng)測量，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，獲得的傳遞特性；

d利用掛機(jī)狀態(tài)的傳遞特性，結(jié)合掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件進(jìn)行推力估計(jì)和全彈響應(yīng)分析，通過優(yōu)化來選擇最佳激勵(lì)點(diǎn)位置，并確定所需的垂向振動(dòng)臺(tái)或者水平振動(dòng)臺(tái)；

e根據(jù)選定的激勵(lì)點(diǎn)位置，結(jié)合彈體外型、激勵(lì)方向與激振設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，設(shè)計(jì)激振工裝結(jié)構(gòu)形式，并利用有限元計(jì)算分析，優(yōu)化出合適的激振工裝；

f進(jìn)行彈內(nèi)傳感器安裝，并完成檢測，導(dǎo)彈進(jìn)行組裝；

g搭建試驗(yàn)承載基座；

h組裝大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，將其固定安裝在試驗(yàn)承載基座上；

i將導(dǎo)彈與掛架進(jìn)行組裝，然后整體安裝在掛架轉(zhuǎn)接裝置上；

j安裝傳感器，連接測試電纜，調(diào)試采集系統(tǒng)；

k進(jìn)行載面動(dòng)態(tài)彎矩標(biāo)定測試；

l掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件與試驗(yàn)承載基座斷開，再將空氣彈簧組安裝在試驗(yàn)承載基座上，掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件落在空氣彈簧上，安裝激光位移計(jì)，將空氣壓縮機(jī)連接到空氣彈簧上，中間串接壓力控制器，通過調(diào)節(jié)壓力和位移監(jiān)測，調(diào)整結(jié)構(gòu)支撐件到合適高度；

m安裝振動(dòng)工裝并連接垂直振動(dòng)臺(tái)與水平振動(dòng)臺(tái)，在振動(dòng)工裝與振動(dòng)臺(tái)中間安裝球頭；

n振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)控制調(diào)試；

o選擇控制方案，進(jìn)行小量級預(yù)試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，確認(rèn)控制方案是否滿足要求，如果不滿足，調(diào)整控制方案，重新進(jìn)行小量級預(yù)試驗(yàn)；

p在滿足技術(shù)要求后，進(jìn)行逐級加載，直到規(guī)定試驗(yàn)量級，開展正式試驗(yàn)，進(jìn)行小量級特征試驗(yàn)，并進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確認(rèn)；

q正式試驗(yàn)后，進(jìn)行小量級特征試驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)處理分析，檢驗(yàn)產(chǎn)品狀態(tài)；

r試驗(yàn)結(jié)束后，拆除傳感器與測試設(shè)備，將振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)系統(tǒng)與導(dǎo)彈斷開；調(diào)節(jié)空氣壓力，使得結(jié)構(gòu)支撐件落在試驗(yàn)承載基座上，拆下導(dǎo)彈與掛架組合體。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大型導(dǎo)彈掛機(jī)狀態(tài)的全彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)要求，通過真實(shí)的模擬，有效考核導(dǎo)彈動(dòng)強(qiáng)度，保證掛機(jī)導(dǎo)彈上機(jī)的安全性；

(2)本發(fā)明在型號試驗(yàn)設(shè)計(jì)中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，試驗(yàn)首次對掛飛邊界進(jìn)行了有效模擬，增加了地面試驗(yàn)的真實(shí)性，并通過多點(diǎn)多軸振動(dòng)的試驗(yàn)激勵(lì)方式，實(shí)現(xiàn)了大型全彈的振動(dòng)響應(yīng)控制。

附圖說明

圖1一種大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備正視圖；

其中，1掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件，2掛架轉(zhuǎn)接裝置，3空氣彈簧支撐系統(tǒng)，4掛架，5掛機(jī)導(dǎo)彈，6空氣壓縮機(jī)，7激光位移計(jì)，8壓力控制器，9振動(dòng)工裝，10球頭，11垂向振動(dòng)臺(tái)，12水平振動(dòng)臺(tái)安裝基座，13水平振動(dòng)臺(tái)，14試驗(yàn)承載基座，15氣管。

圖2一種大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備俯視圖；

其中，1掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件，4掛架，5掛機(jī)導(dǎo)彈，7激光位移計(jì)，8壓力控制器，9振動(dòng)夾具，10球頭，11垂向振動(dòng)臺(tái)，12水平振動(dòng)臺(tái)安裝基座，13水平振動(dòng)臺(tái)。

圖3單個(gè)空氣彈簧組件示意圖；

其中，3-1空氣彈簧，3-2上連接板，3-4下連接板，3-3導(dǎo)向限位桿。

圖4一種大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

除了下面所述的實(shí)施例，本發(fā)明還可以有其它實(shí)施例或以不同方式來實(shí)施。因此，應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明并不局限于在下面的說明書中所述或在附圖中所示的部件的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況。當(dāng)這里只介紹一個(gè)實(shí)施例時(shí)，權(quán)利要求并不局限于該實(shí)施例。

實(shí)施例1，以圖1，圖2為例：

由圖1可見，大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備主要由掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件、掛架轉(zhuǎn)接裝置、空氣彈簧支撐系統(tǒng)、掛架、掛機(jī)導(dǎo)彈、空氣壓縮機(jī)、激光位移計(jì)、壓力控制器、振動(dòng)工裝、球頭、垂向振動(dòng)臺(tái)、水平振動(dòng)臺(tái)安裝基座、水平振動(dòng)臺(tái)、試驗(yàn)承載基座組成。

掛機(jī)導(dǎo)彈與掛架連接，掛架通過掛機(jī)轉(zhuǎn)接裝置安裝在掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件上；所述掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件安裝在空氣彈簧支撐系統(tǒng)上，所述空氣彈簧支撐系統(tǒng)安裝在試驗(yàn)承載基座上；垂向振動(dòng)臺(tái)與水平振動(dòng)臺(tái)通過球頭與振動(dòng)工裝相連。

空氣彈簧支撐系統(tǒng)由多組均勻分布的空氣彈簧組件組成，本實(shí)施例中，試驗(yàn)設(shè)備左右兩端各設(shè)置一個(gè)空氣彈簧支撐系統(tǒng)，每個(gè)空氣彈簧支撐系統(tǒng)包括兩個(gè)空氣彈簧組件，每個(gè)空氣彈簧組件包括空氣彈簧、上連接板、下連接板、導(dǎo)向限位桿組成，其中所述上連接板以及下連接板與掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件連接，下連接板與試驗(yàn)承載基座連接，空氣彈簧安裝在上連接板與下連接板中間，空氣彈簧通過氣管與壓力控制器連接。導(dǎo)向限位桿用于限位保護(hù)。

由圖1可見，本實(shí)施例彈上設(shè)置了三個(gè)激振點(diǎn)位置，每個(gè)位置垂向和水平方向激勵(lì)，即本實(shí)施例包括三個(gè)垂向振動(dòng)臺(tái)與三個(gè)水平振動(dòng)臺(tái)，在垂直和水平方向進(jìn)行試驗(yàn)，該系統(tǒng)為三點(diǎn)兩軸；本發(fā)明可以根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，可以變化，添加和減少振動(dòng)臺(tái)的數(shù)量，改變振動(dòng)臺(tái)的方向等。

本發(fā)明主要是大型導(dǎo)彈掛機(jī)多點(diǎn)多軸振動(dòng)試驗(yàn)方法。該方法首先通過計(jì)算分析進(jìn)行掛機(jī)邊界模擬，然后利用傳遞特性試驗(yàn)來進(jìn)行激振方案設(shè)計(jì)，并確定激振點(diǎn)位置與數(shù)目，最后，通過預(yù)試驗(yàn)來確定掛機(jī)導(dǎo)彈的多點(diǎn)多軸激勵(lì)控制方案，實(shí)現(xiàn)掛機(jī)導(dǎo)彈的振動(dòng)響應(yīng)的真實(shí)模擬。其具體程序和步驟為：

a設(shè)計(jì)掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件；利用有限元技術(shù)，結(jié)合導(dǎo)彈掛機(jī)狀態(tài)模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果，通過模態(tài)參數(shù)匹配的方式，進(jìn)行掛機(jī)邊界結(jié)構(gòu)模擬，設(shè)計(jì)掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件；

b計(jì)算結(jié)構(gòu)支撐件與大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)整體負(fù)載重量，結(jié)合安裝空間位置、自由懸吊頻率要求，選定空氣彈簧型號，由負(fù)載重量計(jì)算確定出最佳空氣彈簧數(shù)目n。利用n個(gè)空氣彈簧均勻承載的方式，結(jié)合壓力控制器與激光位移計(jì)，設(shè)計(jì)自由懸吊系統(tǒng)；

c開展導(dǎo)彈掛機(jī)狀態(tài)傳遞特性試驗(yàn)，利用激振設(shè)備，在彈體關(guān)鍵位置進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵位置響應(yīng)測量，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，獲得傳遞特性；

d利用掛機(jī)狀態(tài)的傳遞特性，結(jié)合掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件進(jìn)行推力估計(jì)和全彈響應(yīng)分析，通過優(yōu)化來選擇最佳激勵(lì)點(diǎn)位置，并確定所需的垂直或水平振動(dòng)臺(tái)；

e根據(jù)選定的激勵(lì)點(diǎn)位置，結(jié)合彈體外型、激勵(lì)方向與激振設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，設(shè)計(jì)激振工裝結(jié)構(gòu)形式，并利用有限元計(jì)算分析，優(yōu)化出激振工裝；

f根據(jù)任務(wù)要求，在導(dǎo)彈組裝前，進(jìn)行彈內(nèi)傳感器安裝，并完成檢測；掛機(jī)導(dǎo)彈進(jìn)行組裝，組裝完畢后，運(yùn)輸?shù)皆囼?yàn)現(xiàn)場；

g根據(jù)導(dǎo)彈與結(jié)構(gòu)支撐件的尺寸與重量，使用大型鑄塊與工型梁，搭建試驗(yàn)承載基座；

h組裝大型導(dǎo)彈掛機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，將其固定安裝在試驗(yàn)承載基座上；

i將掛機(jī)導(dǎo)彈與掛架進(jìn)行組裝，然后整體安裝在掛架轉(zhuǎn)接裝置上；

j安裝傳感器，連接測試電纜，調(diào)試采集系統(tǒng)；

k在彈體關(guān)鍵截面位置安裝應(yīng)變片，通過加載的方式，進(jìn)行載面動(dòng)態(tài)彎矩標(biāo)定測試；

l掛機(jī)模擬結(jié)構(gòu)支撐件與試驗(yàn)承載基座斷開，再將空氣彈簧支撐系統(tǒng)安裝在試驗(yàn)承載基座上，掛機(jī)模擬結(jié)構(gòu)支撐件落在空氣彈簧上，安裝激光位移計(jì)，將空氣壓縮機(jī)連接到空氣彈簧，中間串接壓力控制器，通過調(diào)節(jié)壓力和位移監(jiān)測，調(diào)整掛機(jī)模擬邊界結(jié)構(gòu)支撐件到合適高度；

m在彈體選定的多個(gè)激勵(lì)點(diǎn)位置安裝振動(dòng)工裝，將振動(dòng)工裝與垂直振動(dòng)臺(tái)和水平振動(dòng)臺(tái)連接，在振動(dòng)工裝與垂直振動(dòng)臺(tái)與水平振動(dòng)臺(tái)中間安裝球頭，利用球頭進(jìn)行非激勵(lì)方向運(yùn)動(dòng)解耦，防止振動(dòng)臺(tái)干涉；

n將用于控制的傳感器，例如加速度傳感器、陀螺儀等，連接到振動(dòng)控制儀，控制儀輸出連接到振動(dòng)臺(tái)功放，完成垂直振動(dòng)臺(tái)和水平振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)控制調(diào)試；

o選擇控制方案，按照規(guī)定的試驗(yàn)條件進(jìn)行小量級預(yù)試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)，如加速度、應(yīng)變、角速率等數(shù)據(jù)采集與分析，確認(rèn)控制方案是否滿足要求，如果不滿足，調(diào)整控制方案，重新進(jìn)行小量級試驗(yàn)；

p在滿足技術(shù)要求后，進(jìn)行逐級加載，直到規(guī)定試驗(yàn)量級，開展正式試驗(yàn)，進(jìn)行小量級特征試驗(yàn)，并進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析確認(rèn)；

q正式試驗(yàn)后，進(jìn)行小量級特征試驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)處理分析，檢驗(yàn)產(chǎn)品狀態(tài)。

r試驗(yàn)結(jié)束后，拆除傳感器與測試設(shè)備，將振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)系統(tǒng)與導(dǎo)彈斷開；調(diào)節(jié)空氣壓力，使得結(jié)構(gòu)支撐件落在試驗(yàn)承載基座上，拆下導(dǎo)彈與掛架組合體，分別裝箱運(yùn)離，拆除其它試驗(yàn)設(shè)施，清理現(xiàn)場，試驗(yàn)結(jié)束。