直升機載空地導彈掛飛壽命試驗技術研究

劉旭琳,周金林，李玉玲

（中國兵器第三研究院 西安 710065）

直升機載空地導彈掛飛壽命試驗技術研究

劉旭琳,周金林，李玉玲

（中國兵器第三研究院 西安 710065）

本文主要對直升機載空地導彈掛飛階段的可靠性指標進行了研究，確定了掛飛壽命考核的試驗方法和試驗步驟，對不同試驗方案進行了對比，開展了整彈的掛飛壽命摸底試驗，對直升機載設備的掛飛壽命考核具有借鑒意義。

掛飛壽命；耐久性振動；疲勞公式

引言

近年來，隨著武器裝備的迅速發展，直升機載空地導彈在其壽命周期內經歷的環境和任務越來越復雜，導彈不再是掛裝一次就直接發射，而是會有許多掛機值班巡航等情況存在。這就對直升機載導彈提出了掛飛壽命的要求。在掛飛過程中，振動又是影響掛飛壽命的重要因素，因此，本文將從掛飛振動的條件、步驟、方法等方面展開論述。

1 掛飛階段指標

壽命是指產品使用到無論從技術上還是經濟上考慮都不宜再使用，而必須大修或報廢時的時間。對于直升機載導彈來說，掛飛階段的壽命就是直升機掛裝導彈飛行的最長時間。美國是導彈技術比較先進的國家，美國麻雀-7E空空導彈就有掛飛壽命300 h的指標要求。近年來國內的一些型號項目也越來越重視掛飛壽命的確定和考核。

掛飛壽命指標驗證方法有試驗驗證和分析驗證兩類。由于試驗驗證能提供較高的置信度，因此在有條件的情況下，應盡量采用試驗驗證方法。分析驗證可用于一些難以進行試驗驗證、試驗費用較高、驗證周期長、樣本量小的產品。

掛飛壽命的試驗驗證方法主要有試驗室試驗和現場試驗。試驗室試驗可以利用試驗設備模擬直升機載空地導彈的掛飛環境，給出等效振動試驗條件和時間。現場試驗是指在研制階段和使用階段，廣泛收集導彈在作戰、訓練和演習等真實使用環境下的掛飛時間數據，對產品的掛飛指標進行評定。本文重點研究試驗室試驗的相關內容。

直升機載空地導彈在掛飛過程中，掛飛振動是一個很主要誘發動力環境。由于振動強度大，掛裝次數多，對空地導彈的結構和性能影響極大，在一定程度上決定了空地導彈的掛飛壽命[1]。因此通過掛飛振動試驗來考核導彈的掛飛壽命是合理和有效的。直升機載導彈的掛飛振動包含功能性振動和耐久性振動。導彈在功能性振動條件下，應該正常工作；在耐久性振動的條件下，結構不應發生破壞。導彈的掛飛壽命可以通過振動臺模擬掛飛使用過程中的振動和沖擊環境條件，最終達到考核效果。

2 掛飛振動試驗

2．1 試驗方案

對于導彈這一類不可修產品來說，掛飛壽命振動就是掛飛的耐久性振動。關于耐久性振動，GJB 150[3]和GJB 150A[4]中都沒有明確的定義。GJB 150A的附錄B部分只介紹了試驗的傳統方法和推薦方法。通過查閱相關資料，耐久性試驗的目的是明確產品的疲勞損傷，證明裝備不會到達疲勞極限。疲勞極限考驗了裝備對周期應力的承受能力，故本文認為完成耐久性振動試驗即可等效于相應的使用壽命。

在GJB150.16中指出，功能性試驗持續時間為每軸向1 h，對于直升機載設備來說，如果設備壽命為500飛行小時，則耐久性試驗的試驗量值應為功能性試驗量值的1.6倍，試驗持續時間為每軸向2.5 h。

而GJB 150A.16中指出，如果振動暴露量級是從圖C.10、圖C.11、表C.4和表C.4.1獲得的，則沿三個正交軸的每個軸向試驗時間取4h，總試驗時間為12 h。相當于2 500 h的使用壽命。

僅僅從文字上面看，新標準GJB 150A比GJB 150寬松了很多，每軸向只是多振動了1.5 h，使用壽命就從500 h變成了2 500 h。但實際上GJB 150的振動試驗標準等效采用了MIL-STD-810D，GJB 150A的振動標準等效采用的是MIL-STD-810F[5]，通過查閱兩個版本的美軍標，我們發現，在耐久性振動部分，兩個標準并沒有大的改變。美軍標給出的經驗公式也是積累了大量測試數據后的結果。所以GJB 150A并不是把耐久性振動的試驗條件放寬松了，而是GJB 150A中只是明確了振動時間和等效壽命，并沒有明確振動的量值，耐久性振動的試驗量值應該是功能性振動量值的多少倍才能有振動4 h等效2 500 h壽命的等效關系。

直升機上裝備的振動暴露量值應該根據外場測試的數據導出，如果沒有測試數據，可以根據GJB 150.16A中的圖C.10、圖C.11、表C.4和表C.4.1獲得實際的振動試驗量值。這些振動試驗量值是各種潛在惡劣工況的包絡。但這只是功能性振動的試驗量值，若轉換為耐久性振動的試驗量值，就需要通過疲勞關系進行轉化。相關文獻指出[2]，直升機載設備一個飛行小時其嚴重振動時間為2分鐘，噴氣式戰斗機也相類似。根據預期可能的飛行小時時間，就可以確定功能性振動試驗持續的時間。

GJB 150A中規定，從圖C.10、圖C.11、表C.4和表C.4.1獲得的振動試驗量值，三個正交軸每軸向試驗時間4 h，總試驗時間12 h，相當于2 500 h的使用壽命。這意味著500飛行小時相當于試驗為0.8 h，功能性振動量值試驗需要做，500×2=1 000 min即16.7 h，根據疲勞公式就有公式1的等效關系：

可得：W耐= 2.137 5 W攻。

同理，正弦振動的部分等效關系為W耐=1.66 W攻。

即針對直升機載設備而言，隨機振動部分為軍標（或實測）給出量值的2.14倍，正弦振動部分為軍標（或實測）所給出的1.66倍時，每軸向做4h試驗，才相當于設備使用壽命的2 500 h[2]。因此，GJB 150和GJB 150A在耐久性振動部分的要求，實際上是一致的，試驗量值和條件并沒有放松。

本文分別按功能性振動量值、功能性振動量值1.6倍、功能性振動2.14倍進行耐久性試驗，振動試驗的有效值見表1。

由表1可以看出，當按功能性振動的1.6倍振動時，振動總有效值比功能性振動放大了1.30倍，當按功能性振動的2.14倍振動時，振動總有效值比功能性振動放大了1.53倍，基于安全性考慮，建議在實際操作中與GJB 150的實施方法進行結合。根據疲勞公式，當耐久性振動的量值等于功能性振動的1.6倍時，針對直升飛機載設備就有如表2的振動時間轉換關系。

表1 耐久性振動試驗有效值對比表

表2 直升機載設備振動時間轉換表

2．2 試驗步驟

功能試驗是為檢驗裝備暴露在最惡劣的環境條件下能否正常工作。并且明確規定，應該在試驗的前、中、后全面檢測試件功能。試驗量級通常為最大使用量級。試驗時間為足夠完成裝備檢測或一小時，取其中較長者。在制定直升機載設備的耐久性試驗條件時，應先進行半小時的功能性試驗，接著進行耐久性試驗，最后再進行半小時的耐久性試驗。這樣的試驗步驟，才能全面考核直升機載武器裝備的掛飛壽命。

要注意的一點是，直升機振動環境的特點是在寬帶隨機上疊加了很強的振動峰值。振動量值和譜型對于不同的直升機的類型變化很大，應盡量通過實測來獲得這些數據。

3 結論

直升機載空地導彈應該結合其壽命剖面和任務剖面的特點，在掛飛階段提出相應的壽命指標，該指標可以通過掛飛的耐久性振動試驗來考核，本文給出的試驗條件有較高的可操作性，對后續直升機載產品的耐久性振動試驗考核具有借鑒意義。

[1]郭強嶺,李立名．空空導彈掛飛振動試驗條件探討[J].航空兵器,2003(6):21-23．

[2]施榮明.軍用裝備實驗室環境試驗方法第16部分：振動試驗宣貫教材[D].中國人民解放軍總裝備部, 2009.

[3] GJB 150A軍用裝備實驗室環境試驗方法[S].中國人民解放軍總裝備部, 2009.

[4] GJB150 軍用設備環境試驗方法[S].國防科學技術工業委員會, 1986.

[5] MIL-STD-810F, MILITARY STANDARD ENVIRONMENTAL TEST METHODS FOR AEROSPACE AND GROUND EQUIPMENT [S].美國國防部.

Research on Testing Technology for Airborne Air-to-ground MissileHanging Flight Lifespan

LIU Xu-lin，ZHOU Jin-lin，LI Yu-ling
(The Third Academy of China Ordnance, Xi'an 710065)

This paper mainly researched the reliability guide lines of airborne air-to-ground missile during the hanging flight process and confirmed the testing methods and procedures for longevity tests.Through comparing different experimental schemes, the experiments with the whole air-to-ground missile system are carried out,which is primarily important to the longevity tests.

hanging flight lifespan;wear vibration;fatigue formula

TJ76

A

1004-7204(2017)04-0074-03

劉旭琳（1983- ），女，高級工程師，博士，主要從事空地導彈武器系統可靠性指標論證及壽命相關研究。