飛機(jī)機(jī)載設(shè)備振動試驗基本程序

樊文博

【摘 要】依據(jù)國際通用的機(jī)載設(shè)備環(huán)境試驗規(guī)范DO-160G，部分機(jī)載系統(tǒng)須進(jìn)行振動試驗以滿足飛機(jī)的適航要求，振動試驗的試驗分類、試驗步驟、試驗曲線、持續(xù)時間等錯綜復(fù)雜，本文就此做了詳細(xì)說明。

【關(guān)鍵詞】機(jī)載設(shè)備；振動試驗

1 DO160簡介

DO160是國際通用的機(jī)載設(shè)備試驗規(guī)范，定義了一系列機(jī)載設(shè)備適用的環(huán)境試驗的最低標(biāo)準(zhǔn)和試驗程序，這些試驗的目的是提供一個在試驗室中測試機(jī)載設(shè)備性能特性的方法。DO160包含的環(huán)境試驗條件和試驗程序，作為環(huán)境條件下最低規(guī)范，可以和適用的設(shè)備性能標(biāo)準(zhǔn)一起使用，以確保設(shè)備性能有足夠的安全裕度。

2 振動試驗使用范圍和分類

振動試驗適用于固定翼螺旋槳飛機(jī)、固定翼渦輪噴氣、渦輪風(fēng)扇、槳扇發(fā)動機(jī)飛機(jī)和直升機(jī)。

振動試驗類別分為三類：標(biāo)準(zhǔn)振動、高量值短時振動、耐久振動。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)振動試驗（Standard Vibration）

標(biāo)準(zhǔn)振動試驗用于確定設(shè)備在飛機(jī)正常工作條件下是否符合功能性能標(biāo)準(zhǔn)，所以也稱功能振動（Operational Vibration）。

2.2 耐久振動試驗（Robust Vibration）

耐久振動試驗用來確定設(shè)備在正常運(yùn)行振動條件下和在耐久振動條件下是否可以良好地工作。耐久振動同時驗證了設(shè)備的功能性和結(jié)構(gòu)的完整性，耐久振動的要求高于標(biāo)準(zhǔn)振動，如果選擇做耐久振動，則可以不做標(biāo)準(zhǔn)振動。

2.3 高量值短時振動試驗（High Level-Short Duration Vibration）

高量值短時振動發(fā)生在飛機(jī)輪胎爆破和發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片飛出等異常的飛機(jī)振動情況。試驗適用于在這種工況下仍需工作否則會危及飛機(jī)安全的設(shè)備。

高量值短時振動不能替代標(biāo)準(zhǔn)振動和耐久振動。

3 振動試驗類型、曲線選擇

圖1 振動試驗程序流程圖

（1）首先，確定設(shè)備所在飛機(jī)的類型（固定翼飛機(jī)或直升機(jī)）、設(shè)備所在飛機(jī)的區(qū)域（機(jī)身、儀表板、短艙、外翼、尾翼、起落架等）、設(shè)備對飛機(jī)操作性和安全性的影響，從而確定對設(shè)備性能的要求。振動試驗程序流程圖見圖1。

（2）根據(jù)對設(shè)備性能的要求來選擇做哪一類或哪幾類試驗：標(biāo)準(zhǔn)振動、耐久振動、高量值短時振動。

（3）對每類振動試驗，根據(jù)設(shè)備所在飛機(jī)區(qū)域選擇相應(yīng)的試驗曲線。

（4）根據(jù)試驗曲線確定振動量值和振動形式（隨機(jī)振動或正弦振動）。隨機(jī)振動曲線和正弦振動曲線是相互獨立的，只做其中一個曲線，由設(shè)備所在的飛機(jī)區(qū)域決定。

（5）根據(jù)試驗類型、振動形式可確定振動試驗的持續(xù)時間和程序，詳見第4章節(jié)。

4 振動試驗持續(xù)時間和程序

4.1 標(biāo)準(zhǔn)振動

4.1.1 正弦振動

設(shè)備狀態(tài)：工作中

掃描率：不大于1倍頻程/分

掃描形式：從最低-最高-最低循環(huán)

持續(xù)時間：至少1小時/軸，共至少3小時

4.1.2 隨機(jī)振動

先正弦測頻率：

設(shè)備狀態(tài)：不工作

掃描率：不大于1倍頻程/分

幅值：0.5g

再隨機(jī)振動：

設(shè)備狀態(tài)：工作中

持續(xù)時間：至少1小時/軸，共至少3小時

4.2 耐久振動：

4.2.1 正弦振動

設(shè)備狀態(tài)：工作中

掃描率：不大于1倍頻程/分

掃描形式：從最低-最高-最低循環(huán)，選擇4個振幅最大共振頻率點，在每個頻率點上進(jìn)行30分鐘振動試驗

總持續(xù)時間：至少3小時/軸，共至少9小時

4.2.2 隨機(jī)振動

先正弦測頻率：

設(shè)備狀態(tài)：不工作

掃描率：不大于1倍頻程/分

幅值：0.5g

再隨機(jī)振動：

設(shè)備狀態(tài)：工作中

持續(xù)時間：至少3小時/軸，共至少9小時

4.3 高量值短時振動

設(shè)備狀態(tài)：工作中

掃描率：正弦，不大于0.167Hz/秒

持續(xù)時間：每軸24分鐘，共72分鐘

5 試驗量值可降低的條件

對于重量大的設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)振動試驗和耐久振動試驗的量值可降低，具體要求是：重量大于22.7kg（50lbs），在振動頻率高于60Hz的頻率范圍里，標(biāo)準(zhǔn)振動試驗和耐久振動試驗量值允許按下面的步驟來降低：每0.454kg（1lb）減少0.10db，最大減少6.0db。（注意：6.0db減少量可以減少APSD等級到1/4，正弦等級減少到起初的50%。）

6 振動試驗量值誤差

正弦振動試驗量值應(yīng)不超過規(guī)定強(qiáng)度的±10%。

隨機(jī)振動試驗量值的功率譜密度（APSD）在低于500Hz時誤差應(yīng)在-1.5db～+3db范圍內(nèi)，在500～2000Hz時應(yīng)為±3db。控制信號總的g 均方根值不應(yīng)超過規(guī)定的APSD曲線的總的均方根值的-5%～+20%。

7 結(jié)語

飛機(jī)機(jī)載設(shè)備振動試驗是系統(tǒng)強(qiáng)度試驗的關(guān)鍵組成部分，相關(guān)要求較復(fù)雜，還需國內(nèi)各航空試驗單位一起共同繼續(xù)研究，以確保試驗?zāi)艿玫胶娇诊w行器審定局的認(rèn)可。

【參考文獻(xiàn)】

[1]DO-160G， Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equiplment[S]，RTCA，2010.

[責(zé)任編輯：曹明明]