飞机机载设备振动试验基本程序
2022-06-09
樊文博
(中国商飞上海飞机设计研究院，中国 上海 201210)
【摘 要】依据国际通用的机载设备环境试验规范DO-160G，部分机载系统须进行振动试验以满足飞机的适航要求，振动试验的试验分类、试验步骤、试验曲线、持续时间等错综复杂，本文就此做了详细说明。
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关键词 机载设备；振动试验
1 DO160简介
DO160是国际通用的机载设备试验规范，定义了一系列机载设备适用的环境试验的最低标准和试验程序，这些试验的目的是提供一个在试验室中测试机载设备性能特性的方法。DO160包含的环境试验条件和试验程序，作为环境条件下最低规范，可以和适用的设备性能标准一起使用，以确保设备性能有足够的安全裕度。
2 振动试验使用范围和分类
振动试验适用于固定翼螺旋桨飞机、固定翼涡轮喷气、涡轮风扇、桨扇发动机飞机和直升机。
振动试验类别分为三类：标准振动、高量值短时振动、耐久振动。
2.1 标准振动试验（Standard Vibration）
标准振动试验用于确定设备在飞机正常工作条件下是否符合功能性能标准，所以也称功能振动（Operational Vibration）。
2.2 耐久振动试验（Robust Vibration）
耐久振动试验用来确定设备在正常运行振动条件下和在耐久振动条件下是否可以良好地工作。耐久振动同时验证了设备的功能性和结构的完整性，耐久振动的要求高于标准振动，如果选择做耐久振动，则可以不做标准振动。
2.3 高量值短时振动试验（High Level-Short Duration Vibration）
高量值短时振动发生在飞机轮胎爆破和发动机风扇叶片飞出等异常的飞机振动情况。试验适用于在这种工况下仍需工作否则会危及飞机安全的设备。
高量值短时振动不能替代标准振动和耐久振动。
3 振动试验类型、曲线选择
(1)首先，确定设备所在飞机的类型（固定翼飞机或直升机）、设备所在飞机的区域（机身、仪表板、短舱、外翼、尾翼、起落架等）、设备对飞机操作性和安全性的影响，从而确定对设备性能的要求。振动试验程序流程图见图1。
(2)根据对设备性能的要求来选择做哪一类或哪几类试验：标准振动、耐久振动、高量值短时振动。
(3)对每类振动试验，根据设备所在飞机区域选择相应的试验曲线。
(4)根据试验曲线确定振动量值和振动形式（随机振动或正弦振动）。随机振动曲线和正弦振动曲线是相互独立的，只做其中一个曲线，由设备所在的飞机区域决定。
(5)根据试验类型、振动形式可确定振动试验的持续时间和程序，详见第4章节。
4 振动试验持续时间和程序
4.1 标准振动
4.1.1 正弦振动
设备状态：工作中
扫描率：不大于1倍频程/分
扫描形式：从最低-最高-最低循环
持续时间：至少1小时/轴，共至少3小时
4.1.2 随机振动
先正弦测频率：
设备状态：不工作
扫描率：不大于1倍频程/分
幅值：0.5g
再随机振动：
设备状态：工作中
持续时间：至少1小时/轴，共至少3小时
4.2 耐久振动：
4.2.1 正弦振动
设备状态：工作中
扫描率：不大于1倍频程/分
扫描形式：从最低-最高-最低循环，选择4个振幅最大共振频率点，在每个频率点上进行30分钟振动试验
总持续时间：至少3小时/轴，共至少9小时
4.2.2 随机振动
先正弦测频率：
设备状态：不工作
扫描率：不大于1倍频程/分
幅值：0.5g
再随机振动：
设备状态：工作中
持续时间：至少3小时/轴，共至少9小时
4.3 高量值短时振动
设备状态：工作中
扫描率：正弦，不大于0.167Hz/秒
持续时间：每轴24分钟，共72分钟
5 试验量值可降低的条件
对于重量大的设备，标准振动试验和耐久振动试验的量值可降低，具体要求是：重量大于22.7kg（50lbs），在振动频率高于60Hz的频率范围里，标准振动试验和耐久振动试验量值允许按下面的步骤来降低：每0.454kg（1lb）减少0.10db，最大减少6.0db。（注意：6.0db减少量可以减少APSD等级到1/4，正弦等级减少到起初的50%。）
6 振动试验量值误差
正弦振动试验量值应不超过规定强度的±10％。
随机振动试验量值的功率谱密度（APSD）在低于500Hz时误差应在-1.5db~+3db范围内，在500~2000Hz时应为±3db。控制信号总的g 均方根值不应超过规定的APSD曲线的总的均方根值的-5％~+20％。
7 结语
飞机机载设备振动试验是系统强度试验的关键组成部分，相关要求较复杂，还需国内各航空试验单位一起共同继续研究，以确保试验能得到航空飞行器审定局的认可。
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参考文献
［１］DO-160G, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equiplment[S],RTCA,2010.
［责任编辑：曹明明］