基于DHDAS動態信號采集分析系統的折疊舵面模態試驗探究

鐘智+蒙萬傳+羅海鋒

摘要：為分析、判斷折疊舵面的振動特性，提前發現裝配、加工缺陷，減少導彈發射事故及成本，利用DHDAS動態信號采集分析系統采集折疊舵面施加載荷后舵面的反饋數據，分析折疊舵面的模態特性，進而判斷折疊舵面裝配質量是否合格。

主題詞：折疊舵 模態試驗 動態采集系統

1 模態試驗系統組成及基本原理

1.1 模態試驗的系統組成

模態試驗所涉及到的設備主要有：

1.2 模態試驗的基本原理

模態試驗的基本原理及總體流程如下圖1所示：

2.模態試驗探究過程

2.1 折疊舵面的載荷施加點選擇

根據折疊舵面在實際飛行過程的受力情況分析，舵面的受力集中點為舵面上邊緣位置，因此將載荷點設置于該處中心位置，如下圖2所示：

2.2 傳感器反饋數據采集點選擇

根據力學分析中力矩計算公式：

M=F×L （1）

式中M——力矩；

F——力；

L——力臂。

即：折疊舵面在相同激振力作用力下，越遠離支點的位置所受力矩越大，位移變化越大，振動情況越明顯。因此，將傳感器監測點設置于舵面的各邊緣點；同時，為了全面檢測舵面的振動情況，在舵面四周總共設置7處檢測點，如上圖2所示。

2.3 數據采集

給激振器施加隨機信號，激振器根據隨機信號給舵面輸出隨機的載荷，進而引發舵面的振動。

此時，在DHDAS軟件的測量界面可以看到記錄儀中顯現出折疊舵面的模態參數各項實時反饋數據，如舵面各檢測點的加速度、頻譜等，見下圖3、圖4所示：

圖4中頻譜的分布反映了舵面振動頻率，峰值處的頻率表示舵面在該振動頻率下發生共振運動。不規則的頻譜布局代表著試驗系統外其他因素造成的干擾，如噪音等。因此，當頻譜布局愈趨于正態分布時，表示舵面的振動情況愈穩定，外界干涉因素越少，測出的數據愈真實。

3.模態試驗結果與分析

采用該方法進行了324片折疊舵面的模態試驗，其中4片舵面的試驗參數測試不合格。對不合格舵面進行拆解，復查裝配問題。通過對不合格舵面進行拆解，發現造成舵面模態試驗不合格的原因主要是：轉軸與舵面或支臂孔之間的配合間隙問題及定位銷裝配問題，經過返修后，順利解決了問題。由此可見，模態試驗的結果可以有效地發現折疊舵面在裝配生產中存在的問題，可以作為舵面生產質量診斷的可行方法。

4.結論：

本文通過利用DHDAS動態信號采集分析系統對導彈折疊舵面進行了模態試驗的分析與探究，找到了一種有效檢測舵面固有振動頻率的方法，為及時發現舵面整體結構系統的穩定性問題提供了手段，為舵面生產質量的檢測提供了有力的支撐。文中所采用的研究方法和試驗手段同樣適用于其它類似產品的結構分析。

參考文獻：

[1]沃德·海倫，斯蒂芬·拉門茲，波爾·薩斯.模態分析理論與試驗[M].北京：北京理工大學出版社，2001.

[2]郭威，董洪川，唐旭東，楊中巍.一種基于折疊舵面舵系統的模態分析方法[P].中國專利：CN201510882194.7，2016.