QJ 1136A-2002 固体火箭发动机冲击试验方法.pdf

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1、 QJ 1136A2002 代替 QJ 11361987 中华人民共和国航天行业标准 FL 1337 固体火箭发动机冲击试验方法 Shock test method for solid rocket motors 20030201实施 20021120发布 国防科学技术工业委员会 发 布 QJ 1136A2002 前言 本标准代替QJ 11361987战术导弹固体火箭发动机冲击试验方法。 本标准与QJ 11361987相比主要变化如下： 关于适用范围的修订：扩大适用范围至战略、战术导弹和宇航运载用发动机； 将试验目的调整为发动机对承受非重复性冲击环境的适应性，为最终评定其结构完整性、 性能稳定

2、性和工作可靠性提供试验依据； 增加了冲击响应谱试验条件，并对其他措辞进行了相应变动； 调整了试验技术要求的有关内容； 增加了试验安全要求； 修改了试验程序的有关内容。 本标准的附录A为资料性附录。 本标准由中国航天科工集团公司提出。 本标准由中国航天标准化研究所归口 本标准起草单位：中国航天科工集团公司六院四十一所、中国航天科技集团公司四院四十一所、 八院八一所。 本标准主要起草人：王峰 、高季冠、王洪桂、汪闻天、曲京红。 本标准于1987年3月首次发布，2002年11月第一次修订。 I QJ 1136A2002 固体火箭发动机冲击试验方法 1 范围 本标准规定了固体火箭发动机（以下简称发动机

3、）冲击试验的目的、条件、技术要求（含安全 技术要求）、程序和结果评定等。 本标准适用于战略、战术导弹和宇航运载用发动机冲击试验，也适用于发动机部组件冲击试验。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所 有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的 各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GJB 23651995 固体火箭发动机静止试验测试方法 QJ 1167.51998 研究试验文件管理制度 研究试验文件的编写规定 QJ 14231988 特种

4、作业人员安全技术考核管理规定 3 试验目的 考核发动机对承受非重复性冲击环境的适应性，为最终评定其结构完整性、性能稳定性和工作 可靠性提供试验依据。 4 试验条件 4.1 概述 发动机冲击试验条件可由一定频率范围的冲击响应谱表达，也可由半正弦波和后峰锯齿波标准 脉冲冲击来表达。具体试验条件由设计部门在试验任务书中确定，如无明确要求，一般按半正弦波 或后峰锯齿波试验条件进行试验。 4.2 冲击响应谱 冲击响应谱参数主要包括冲击过载值、放大因子Q、冲击方向、试验容差和频率范围等。 4.3 标准脉冲冲击 4.3.1 标准脉冲冲击波形 本标准规定了半正弦波和后峰锯齿波两种标准脉冲冲击波形，其波形及容差

5、见图1和图2。试验 时，可以按图1或图2任选一种脉冲波形。试验基准点的测量值应落在图1或图2的上下容差极限线所 包括的范围内。 4.3.2 严酷度 严酷度一般由设计部门在试验任务书中给出。若设计部门未明确给出，可参照表1选取。 4.3.3 冲击试验方向及试验次数 若无特殊规定和要求，冲击试验方向一般为发动机轴向，冲击次数为二次。 4.3.4 其它 若被试发动机需做随机振动试验， 且其3响应谱在规定的固有频率范围内均大于或等于冲击响 应谱，可以免去冲击试验，具体判断方法参见附录A。 5 试验技术要求 5.1 冲击试验设备 1 QJ 1136A2002 5.1.1 冲击响应谱冲击试验设备，应能产生

6、满足或超过规定谱的瞬时值，其设备主要有数字控制 电动振动台系统、水平冲击台或其它试验装置。 5.1.2 标准脉冲冲击试验设备，应能产生符合试验要求的脉冲波形，其设备主要有跌落式冲击台、 斜轨滑车、气动式冲击台和数字控制电动振动台系统等。 5.2 冲击测量系统 5.2.1 整个测量系统（包括一次仪表、二次仪表和数据记录仪）的频率响应特性应符合图3曲线的 要求。 1.15A A 0.85A理想半正弦波容许极限 正弦波下移 0.15A正弦波上移 0.15A 0.2A 0基准线 0.3t0.05A 0.05A t 0.2A 0.3A0.2A A 冲击脉冲峰值加速度；t 冲击脉冲持续时间 图1 半正弦波

7、及其容差极限 A 冲击脉冲峰值加速度；t 冲击脉冲持续时间 容许极限 理想锯齿波 0.15A 0.15A 0.07t 1.15A 0.85A 0.3A 0.2A 0.07t t 0.3t A 0.05A 0 基准线 0.05A 图2 后峰锯齿波及其容差极限 2 QJ 1136A2002 表1 严酷度 序号 峰值加速度A m/s 2 冲击持续时间 t ms 冲击次数 适用范围 150 11 2 250 20 2 1000 611 1 地空 150 11 2 250 11 2 飞航 250 18 2 300 618 2 1000 612 1 空空、空地 300 11 2 900 612 1 战术地

8、地 200 11 2 400 11 1 500 911 2 战略地地 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 2000 7000 10000 2 4 上限 系统 E i E 0 R L E i 输入电压 E 0 输出电压 R L 典型输出终端 下限 响应 E E / 0 i 频率 Hz 图3 冲击测量系统的频率响应特性 5.2.2 加速度计应满足以下要求： a） 横向灵敏度小于或等于 5%； b） 在试验要求的 5%100%峰值加速度范围内，其幅值线性度误差小于或等于 10%； c） 在 5Hz2000Hz 频率范围内，平直

9、频率响应误差在10%以内。 5.2.3 电荷放大器应满足以下要求： a） 满足实际最大输入电压（量程）要求； b） 选取的低频、高频截止频率应满足冲击试验频率范围要求； c） 选取输入电荷灵敏度档时，电荷放大器不应饱和，即实测加速度峰值不被限幅。 5.2.4 信号传输线应符合以下要求： 3 QJ 1136A2002 a） 加速度计与电荷放大器之间的信号输入线必须使用低噪声电缆，系统其它传输电缆可选用 同轴电缆； b） 信号传输线需要延长使用时，必须使用专用的电连接器，转接点应少于或等于两点，电连 接器的接触电阻应小于或等于 0.02； c） 在直流 100V 的条件下，信号传输线芯线与屏蔽层及

10、电连接器外壳之间的绝缘电阻大于或 等于 500M。 5.2.5 记录仪应满足以下要求： a） 以待测信号不被限幅为原则，选取输入电压档位； b） 记录仪应根据瞬态冲击或爆炸冲击频率范围选择记录采样速率或带速。 5.3 控制基准点 控制基准点应能准确反应冲击台施加给试验件的冲击激励，控制基准点的安装位置应选在发动 机与试验台或工装连接面上的联接螺栓附近。 5.4 试验工装 5.4.1 试验工装结构应符合下列要求： a） 试验工装的刚度应尽可能大，优先选用整体结构或焊接结构，应尽量避免采用螺纹连接或 铆接结构； b） 试验工装的设计应使工装同发动机安装后质量分布尽量均匀； c） 试验工装与试验件的

11、连接结构应尽可能模拟弹上实际状态。 5.4.2 试验工装连接应符合以下要求： a） 发动机与工装或冲击台台面的连接螺栓一般应与发动机在弹上实际安装时的螺栓相同； b） 连接螺栓的拧紧力矩应符合试验任务书要求，如无特殊规定，一般应使螺栓的拧紧拉伸应 力达到螺栓材料强度极限的 1/51/3。 5.5 被试发动机 被试发动机应符合以下要求： a） 被试发动机在试验前，一般应卸下点火装置，装上几何外形尺寸与质量均相同的模拟件； 被试发动机和点火装置应分别进行冲击试验； b） 因结构特性无法卸下点火装置的发动机，试验时应保证其点火线路处于安全状态。 6 试验安全要求 6.1 试验安全技术文件 在编写试验

12、技术方案的同时，应编制发动机冲击试验技术安全规程，其中包括：试验产品安全、 试验设备安全、操作人员安全等规程。必要时，还应编制发动机起吊、翻转和安装操作规程。 6.2 试验环境要求 6.2.1 冲击试验现场应具有专用接地地线，其接地电阻值应小于或等于 4。 6.2.2 冲击试验间与测试间之间应具有防爆隔离设施，试验间与测试间之间的距离应符合规定的安 全距离要求。 6.2.3 冲击试验间所用电器应有防闪弧装置。 6.2.4 冲击试验现场应保持整洁、有序，不得存放与试验无关的物品，不得放置多余发动机或其它 易燃易爆物品。 6.2.5 试验现场应设立安全警戒和安全标识，杜绝明火。 6.2.6 消防设

13、施状态良好，并在使用周期内。 6.3 试验安全要求 6.3.1 试验操作人员须符合 QJ 14231988 中 5.15.4 和 7.1、7.3、7.4 的规定。 4 QJ 1136A2002 6.3.2 装有点火装置的发动机，试验时其点火线路必须处于良好可靠的安全状态。 6.3.3 被试发动机在进行试验或存放过程中，应连接在专用接地地线上。 6.3.4 使用的吊具及工装应状态良好，并在检定合格有效期内。必要时，使用前还应进行负载试验。 6.3.5 必要时，发动机冲击试验前，对冲击台进行静载荷负荷试验。 6.3.6 现场工作人员必须按规定穿着防静电工作服和工作鞋。 6.3.7 非工作人员不得进

14、入试验现场。 6.3.8 雷雨天气不得进行冲击试验。 7 试验程序 7.1 试验前准备 7.1.1 根据试验任务书要求，编制试验大纲和（或）试验操作规程。 7.1.2 按试验技术文件规定内容，确认冲击试验条件，选择试验用设备和测量仪器，并检查所选仪 器设备是否在检定或校验合格有效期内。 7.1.3 对所选用的试验设备和测量仪器进行调试和检查，使其达到正常工作状态。 7.1.4 按下列要求准备试验发动机： a） 核对被试发动机及其配套件型号、编号与试验任务书是否一致； b） 根据被试发动机出厂质量证明文件，核对被试发动机原始缺陷，对被试发动机进行是否有 机械损伤、对接部位有无松动等项目的外观检查

15、，并记录检查结果； c） 按试验技术文件要求记录被试发动机试验前无损探伤检查结果。 7.2 冲击试验参数调试 7.2.1 被试发动机在试验前，一般应采用模拟试验件按试验技术条件要求的冲击方向和参数，调试 冲击试验参数，一直进行到模拟试验件所承受的冲击响应谱或标准脉冲冲击波形连续两次以上在试 验条件的容差范围内。 7.2.2 冲击试验参数调试按以下程序进行： a） 按试验大纲或操作规程要求，将模拟试验件（其几何外形尺寸和质量与被试发动机完全相 同）通过试验工装安装在试验台上，模拟试验件与试验工装的组合质心应尽量与试验台面 中心重合； b） 按试验大纲规定的位置，安装控制基准点加速度计和测量加速度

16、计，加速度计的安装方法 按 GJB 23651995 方法 501 中 4.4.2 的规定执行； c） 按 GJB 2365 方法 501中的 4.4.3 的规定连接信号传输线；若采用较长的信号传输线，必要 时，还应进行长信号传输线的补偿调校； d） 检查各测试系统和试验设备工作情况，保证其工作正常； e） 启动试验设备，对模拟试验件进行冲击试验，直至控制基准点的参数达到试验大纲要求； f） 记录试验设备和测量系统调试后的状态； g） 拆除模拟试验件。 7.2.3 当被试发动机质量大或结构复杂，其动态特性严重影响冲击脉冲波形或冲击响应谱，从而难 以满足试验要求的容差时，允许扩大容差，但需征得试

17、验任务提出单位的同意，并将实际冲击脉冲 波形或谱形及有关参数记录在试验报告中。 7.3 试验 7.3.1 按试验技术要求和模拟试验件调试状态，将被试发动机通过试验工装安装在试验台面上。 7.3.2 按 7.2.2 b）和 c）安装控制基准点加速度计、测量加速度计和信号传输线。 7.3.3 试验前应进行下列检查： a） 各测试通道是否正常； 5 QJ 1136A2002 b） 测量、控制、通信等系统是否正常； c） 系统工作状态良好，应无零飘、干扰等异常现象； d） 系统经检查确无异常，轻轻敲击被测部位，观察记录仪器的输出； e） 被试发动机的安装是否符合要求，试验工装和加速度计固定是否可靠，被

18、试发动机接地状 态是否良好。 7.3.4 按 7.2.2 f）记载的试验参数设置试验系统。 7.3.5 确认各系统准备完毕后，给被试发动机施加符合试验技术要求的冲击激励。 7.3.6 完成一次冲击试验后应进行下列系统检查： a） 信号是否正常归零； b） 试验现场、被试发动机、加速度计和信号传输线等有无异常。 7.3.7 相邻两次冲击试验的间隔时间，以两次冲击试验在被试发动机上产生的响应不发生相互影响 为原则。 7.3.8 改变模拟试验件安装方向，重复 7.2 和 7.3 的全部内容，直至各个方向的试验全部结束。 7.4 数控系统试验程序 若采用数字振动控制电动振动台等数控试验系统进行冲击试验

19、时，可不进行模拟试验件的调 试，但须先以试验条件的1/101/5冲击量级对被试发动机进行预冲击，检查控制与测量系统、试验 工装和试验设备工作状态正常后，方可按规定进行正式冲击试验。 7.5 试验数据处理 冲击试验完成后，按试验任务书要求，对测量数据进行处理。 7.6 试验后检测 7.6.1 冲击试验完成后，对被试发动机进行表面有无机械损伤和连接部位有无松动等外观检查，并 记录检查结果。 7.6.2 对试验设备和测试设备进行复查。 8 试验结果评定 8.1 试验结果评定要求与判据 按试验任务书和有关设计技术条件要求，对试验后的发动机外观和测试参数进行检查。 当检查结果符合试验任务书要求时，则认为

20、试验结果有效。若检查结果不满足试验任务书要求， 则须与试验任务提出单位协商解决。 8.2 提供试验依据 根据被试发动机试验前后的检测情况，为评定发动机对承受非重复性冲击环境的适应性（含结 构完整性、性能稳定性和工作可靠性）提供试验依据。 9 试验原始记录和试验报告 9.1 原始记录 原始记录除按QJ 1167.51988中5.7.6的规定进行外，还应包括以下内容： a） 试验前，被试发动机的试验履历； b） 试验设备、测量加速度计及其安装位置； c） 冲击响应谱或标准脉冲冲击波形、峰值加速度、持续时间及冲击方向和次数； d） 试验初始、最终检测结果； e） 试验中出现的异常情况和故障。 9.2

21、 试验报告 试验报告除按QJ 1167.51998中的5.7.7的规定编写外，还应包括以下内容： 6 QJ 1136A2002 a） 试验件技术状态； b） 试验设备和测试仪器； c） 脉冲冲击波波形或冲击响应谱谱形； d） 冲击方向、次数、加速度峰值和持续时间； e） 试验步骤、试验中异常现象和排除措施； f） 试验结果（含试验数据、测点位置图、现场照片、被试发动机试验前后状态等）； g） 试验结果分析。 7 QJ 1136A2002 附 录 A (资料性附录) 随机振动试验代替冲击试验的条件 A.1 若发动机试验技术条件既要进行冲击试验，还要进行随机振动试验，根据试验在单自由度系统 上激起

22、的3高斯加速度响应，如果其3响应谱在规定的频率范围内，到处都大于或等于冲击试验 响应谱，如满足公式A.1式所示，则做完随机振动试验后，可不再做冲击试验。 A Q f ) f ( G i i i = 2 3 3 （A.1） A a i max i = （A.2） 式中： 3频率为f i 处的随机振动的3冲击响应谱值，单位为米每平方秒（m/s 2 ）； G（f i ）频率f i 处的随机振动的功率谱密度，单位为平方米每立方秒（m 2 /s 3 ）； f i 第i个频率（即试验技术条件规定必须考核的那些频率），单位为赫兹（Hz）； Q共振放大因数，这里通常取Q=10； i 冲击放大因数，它与冲击脉冲

23、波形和f i 有关，已知f i 和脉冲冲击波形可从图A.1或图A.2中 查到； A冲击脉冲加速度峰值，单位为米每平方秒（m/s 2 ）； a imax 冲击脉冲在频率f i 处的响应谱值，单位为米每平方秒（m/s 2 ）。 A.2 图A.1、图A.2 是以A=500m/s 2 ，t=11ms的冲击脉冲去激励一系列单自由度无阻尼线性系统而得 的归一化了的响应谱，图中纵坐标换为归一化了的最大响应a p =a max /A，横坐标为f T =T/t=fT称作归一 化频率。 A 归一化的最大响应 m/s 2 1000 -750 500 -250 时间 t 脉冲波形 峰值加速度A 2 0 +R 加速度

24、a +I 1000Hz 1 10 100 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 a max 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 12 归一化的频率 51 0f T f T 归一化的频率；I 初始响应谱； R 残余响应谱 图 A.1 半正弦脉冲的冲击谱 8 QJ 1136A2002 归一化的频率f 0.05 -250 0.0 0.02 1 0.4 0.2 0.6 0.8 0.1 10 0.2 归一化的最大响应 500 -750 1000 m/s 1.8 1.4 1.0 1.2 1.6 2.0 2 100 0.5 1 2 5 10 1000Hz 0 峰值加速度A T 时间t 0.9T 脉冲波形 +I A max a +R 加速度aA a max f T 归一化的频率；I 初始响应谱；R 残余响应谱。 图 A.2 后峰锯齿脉冲的冲击谱 9 QJ 1136A2002 10 中华人民共和国航天行业标准 固体火箭发动机冲击试验方法 QJ 1136A2002 * 中国航天标准化研究所出版 北京西城区月坛北小街 2 号 邮政编码：100830 北京航标印务中心印刷 中国航天标准化研究所发行 版权专有 不得翻印 * 2003 年 04月出版 定价：11.00 元 QJ 1136A2002