HB 5830.15-1996 机载设备环境条件及试验方法.外挂振动.pdf

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1、HB 5830. 15-96 1996一09-13发布1996-10-01 中国公司批准中华人民共和国航空工业标准机1 主题内容与适用范围1. 1 主题内容外挂及试验方法HB 5830. 15-96 本标准规定了飞机外挂振动试验条件及试验方法，是HB5830机载设备环境条件及试验方法系列标准的组成部分。1. 2 适用范围本标准适用于喷气式飞机的组合外挂，安装在飞机外挂上的设备和直升机的组合外挂。2 召1I目标准HB 5830.1 HB 5830.5 3 试验目的机载设备环境条件及试验方法总则机载设备环境条件及试验方法振动本试验用于确定喷气式飞机和直升机的外挂本身及安装在喷气式飞机外挂内的设备在

2、使用环境(不含运输环境)中的抗振能力。4 试验条件应优先采用按实测数据归纳出的试验条件，若无实测数据，则可采用本标准所推荐的试验条件。4. 1 喷气式飞机的组合式外挂喷气式飞机的组合外挂将遇到三种不同的振动环境z挂飞、机动飞行和自由飞。按飞环境下外挂主要经受飞机携带飞行中引起的振动。试验用振动谱见图10机动飞行环境下外挂主要经受飞机作高性能机动飞行时引起的振动。虽然机动飞行时振动量值很高，但持续的时间很短。试验用的振动谱见图20自由飞是对于有些要从飞机上分离的外挂而言，如导弹和炸弹。试验的振动谱见图104. 1. 1 试验量值4. 1.1. 1 功能试验量值4. 1.1.1. 1 挂飞1996

3、-09-13发布1996-01-01实施HB 5830. 15-96 挂飞的功能试验量值按公式(1 )、(2)、(3)、(4)、表1、表2和图1、图3确定。W，二(5)(10-) (A,)( B,) (C,) (D ,) (E ,). . . . . (1) W, = (53.8)(10日)(q/p)(A, )(B,)( C, )(D, )(E,) . . (2) 1, = 2.54 x 10( t/ R) (3) 1, = 2.54 x 10( t/ R) + 100 . . . . . . . . . . . . . . . . ( 4 ) 式中:W，一一图1中低频段功率谱密度值，g/Hz

4、;W，-一图1中高频段功率谱密度值，矿/Hz;1, 图1中高频段起始频率，Hz; 1，一一图1中高频段终止频率，Hz; A、B、C、D、E取决于外挂位置、外形及其自身特性的计算参数(见表1;q一一-挂飞最大动压，Pa;p一一外挂平均重量密度(总重量除以总体积)，Mg/旷;2一-R处的外挂蒙皮平均厚度.cm; R 对椭圆形横剖面，为长袖和短袖平均值的1/2，cmo (对圆柱体横剖面，用该剖面的半径:对圆锥体横剖面，使用在离设备安装点30cm内最小的横剖面半径:对不规则形状横剖面，R应是最长内接弦长的一半;计算时应注意下列几点:a.具有尾翼的自由落体外挂，!，为125Hz;对硬壳式结构的不规则横剖

5、面，!，为300Hz); b.对用于几种外挂的通用引信，使用W，= O. 04g /Hz; W, = 0.15旷/Hz;!，= 100Hz; c.参数值范围30.6284运2.3563;0.0003937豆t/R;O.007874; 如果计算值落在极限值外边，则使用极限值;d对圆形和椭圆形剖面。按公式(4);对所有其官剖面，!，。为500Hz;f如果L的计算值大于等于1200施，则用2000Hzo4. 1. 1. 1. 2 机动飞行机动飞行的功能试验量值根据图2确定。4.1. 1.1. 3 自由飞a自由飞功能试验量值应根据公式(1)、(2)、(3)、(4)、表1、表2和图1、图3确定。仅当自由

6、飞振动量值大于挂飞振动量值时才需进行自由飞功能试验，否则可以省略。b若自由飞的动压大于挂飞的动压，则认为其振动量值也将较高。在这种情况下，可将表1中的因子人和儿调整为1.0, q值应该是在自由飞期间可能达到的最大值。2 HB 5830. 15-96 W, W, QEgw咀悔锢M时想f. 20 频率(Hz) 喷气式飞机组合式外挂的最低限度的响应谱图1f.=外挂的第一阶弯曲模态频率 2.00 1. 00 。10丽莲 t斟髓胡E恃;Er 0.01 2000 1000 1 f 0 20 频率(Hz)机动飞行振动响应谱图24. 1. 1.2 耐久试验量值4. 1. 1.2.1 挂飞挂飞耐久试验量值一般取

7、功能试验量值的适当倍数，所取倍数的大小将影响耐久试验的时间长短。4.1.1.2.2 机动飞行和自由飞机动飞行和自由飞状态不考虑耐久试验。3 HB 5830. 15-96 表1计算参数表位置、外形和特定系数因子A, A, 单个外挂1 1 并列式携带的外挂1 2 在其它外挂后面携带的外挂2 4 B, B, 空中发射导弹的后半部1 4 所有其它外挂的后半部1 2 所有外挂的前半部1 1 C、G 单个和并列的钝头外挂2 4 在其它外挂后面的钝头外挂1 2 所有其它外挂1 1 D, D, 无完整薄金属尾锥安定面的自由落体的外挂8 16 空中发射的导弹1 1 所有其它外挂4 4 E, E与燃烧弹(充满燃料

8、)1/2 1/4 所有其它情况1 1 表2当没有确定的参数可用时，用于挂飞的典型参数值外挂类型q(Pa) p(Mg/m) 1, (Hz) 1,(Hz) 空对地导弹76608 1. 5709 500 1500 空对空导弹76608 1. 5709 500 1500 仪器舱86184 。7854500 1500 发射器(可重复使用)57456 。7854200 1200 爆破弹57456 1. 8805 125 2000 十燃烧弹57456 0.6284 100 1100 4. 1 .2 试验持续时间4 E 刨!II! 9144 6096 3048 4.1.2.1 挂飞HB 5830. 15-96

9、 00.20.40.60.8 1. 0 1. 2 1. 4 1.6 1. B 马赫数图3动压(q)马赫数(M)和高度的函数关系曲线功能试验持续时间为每个轴向1h。当挂飞寿命为150飞行小时，试验量值为1.6倍功能试验最值时，耐久试验持续时间为每个袖向46min。若挂飞寿命不是150飞行小时，则可按线性比例调整试验持续时间。4. 1. 2.2 机动飞行当挂飞寿命为150飞行小时，按图2所示试验量值试验时，持续时间为每个轴向10min.若挂飞寿命不是150飞行小时，则可按线性比例调整试验持续时间。4. 1. 2 3 自由飞导弹和炸弹，试验持续时间为每个轴向不少于30s，但应能满足测量记录所需的最少

10、时间。在自由飞动压大于挂电动压情况下，按本标准4.1.1.3b条确定的条件进行功能试验时，每个轴向试验的持续时间应等于预期在最严重振动量值下最长的自由E时间。4.2 安装在飞机外挂内的设备安装在外挂内的设备主要经受外挂挂飞响应的宽带振动谱，它呵从图4和公式(1)、(2)(3)(5)、表1、表2中导出。但应注意，安装在外挂内设备的试验量值和组合式外挂试验量值的响应值是一样的。如果外挂有机动飞行和自由飞的工作状态，那么装在外挂内的设备也应有相应的振动试验谱。1, = 1, + 1000 . . . . . (5) 式中:1, 图4Hz中W，对应的中频段起始频率，Hz;1，一一图4中W，对应的中频段

11、终止频率，尬。5 HB 5830. 15-96 对具有尾翼的自由落体外挂，f，= 2. 54 x 10( t/R) + 1000, Hz; 对用于几种外挂的通用引信，f，= 1000Hz。4. 2. 1 试验量值对挂飞、机动飞行，自由飞，其振动试验量值均可按本章中相应部分导出，并应按输入控制方式做振动试验。对于挂飞，振动谱见图4;对于机动飞行，振动谱见图2;对于自由飞，振动谱见图40如果计算得到的自由飞振动量值小于挂飞功能试验量值，则自由飞功能试验可以省略。W, W, 2-NYMm栩如带回霄部2000 1, 20 频率(I!. ) 安装在喷气式飞机外挂内设备的振动谱图44.2.2 试验持续时间

12、4.2.2.1 挂飞功能试验持续时间为每个轴向1ho当挂飞寿命为150飞行小时，试验量值为1.6倍功能试验量值时，耐久试验持续时间为每辅向46min。若挂飞寿命不是150飞行小时，则可接线性比例调整试验持续时间。4.2 2 2 机动飞行当挂飞寿命为150飞行小时，试验量值如图2所示时，试验持续时间为每轴向10min。若挂飞寿命不是150飞行小时，则可按线性比例调整试验持续时间。4.2.2.3 自由飞导弹和炸弹，试验持续时间为每个轴向不小于305。但应能满足测量记录所需的最小时间。4.3 直升机的组合式外挂在直升机上携带的组合式外挂所经受的使用振动环挠具有复合周期波的特点。这种环境可通过一个低量

13、值的宽带随机谱加上直升机主旋翼基频及前二阶倍频的离散振动峰值来模拟。6 HB 5830. 15-96 4. 3. 1 试验量值功能试验量值按表3、表4和图5确定。挂飞耐久试验量值一般取功能试验量值的适当倍数，所取倍数的大小将影响耐久试验持续时间的长短。4.3.2 试验持续时间功能试验持续时间为每个轴向1h。当挂飞寿命为150飞行小时，随机振动耐久试验量值为1.6倍功能试验量值，而正弦持动耐久试验量值为1.37倍功能试验量值时，耐久试验持续时间为每轴向46mino若挂飞寿命不是150飞行小时，贝u可按线性比例调整试验持续时间。表3标称的旋翼基本振源频率直升机主旋翼F(Hz)直五12.0 直八20

14、.7-21. 2 直九23.3-24.0 米八16.0-17.3 小奔羊(法国As-342M) 18.90 云雀(法国SA-318C) 18.25 美洲豹(法国SA-315) 17.66 超美洲豹(法国SA- 330) 17.66 贝尔214ST 10.00 性主旋叶叶片数乘以匪翼转速(r/min)除以60表4直升机外挂的功能试验量值振源频率F(Hz) 5-25 25-40 40-50 50-500 在Ft处的振动峰值Li(g) 0.15F 3.75 9.75-0.15凡2.25 注F;，i=1, 2,3.40 Fz=2矶.F3= 3叭，凡=4矶，民从图5租茬4中选取。F.为感兴趣的振源，费率

15、F1F2 F3或F.o5 试验设备5. 1 任何能满足振动试验要求的振动装置均可采用。7 HB 5830. 15-96 国剧增帘瑞l., l., L, l., 500 频率(Hz)图5直升机外挂的振动谱振动装置产生的振动参数应满足HB5830.5中规定的容差要求。振动装置及测量仪表和传感器均应经过检定并在检定有效期内。1-. !ii !l!i A i l t i1 -1-1-4-1-4- tlt l t4l i jlJl ll 1 ,. 11 I li i I I I I 10 Fl F2 F3 100 F4 31。0.01 。002可足M也悔捆M怖。向5.2 5.3 试验方法6 6. 1 试

16、验技术6. 1. 1 安装技术6.1.1.1 组合式外挂用模拟王作状态安装的吊钩耳片和支撑以正常的方式支持外挂。如有可能，应包括发射架和安装导轨。试验装置应使外挂挂架、支持件所组成的系统的刚体悬挂模态频率在5-20Hz之间。通过拉杆或其它合适的连接装置将振动台的振动加到外挂表面较刚硬的支持点上。在条件允许的情况下，试验装置应模拟外挂实际连接的动力特性。6. 1. 1.2 安装在飞机外挂内的设备飞机外挂内的设备通过夹具紧固于振动台面上，夹具应能模拟该设备的实际使用安装状态。尽可能利用设备的实际安装结构作为夹具，从而使试验样品对试验施加激励的响应更接近外场其实际环境中的响应。6. 1. 2 试验控

17、制技术6.1.2.1 喷气式飞机的组合式外挂试验用响应控制。8 HB 5830. 15-96 一般可用前、后两点作平均值控制，也可采用其它控制方法。监控外挂振动响应的加速度计应安装在两个相对刚硬的点上或外挂的框上，-个在头部，个在尾部。对于象炸弹那样没有完整尾锥的外挂，后部安装点应该是在外挂主体后部的最大截面处。在每个安装加速度汁的点或框上，应安装两个加速度汁，一个在垂直平面内(纵向沿外挂的轴向，垂直方向定义为垂直于纵轴且在通过安装耳片的平面内).另一个在侧向平面内。一般情况下，应进行垂直和横侧两个方向的振动，每次沿一个轴向或同时沿两个轴向施加。当横侧方向无法实施激励时，可以垂直方向为主。在这

18、种情况下，以垂直方向作为主要控制，侧向进行监控，并将侧向振动记录在报告中。激励和调试一般可用下述方法进行激励和调试，也可采用其它方法。激励不同的试验袖向，需要不同的激励点。建议在每个轴向的两端都有激励点。如果在每个轴上只有一个激励点，只要它与外挂气动中心对准，也是成功的。利用4.1.1条给出的外挂前部加速度计的响应谱形作为输入谱形对外挂施加宽带随机振动。输入量值应该比前部加速度计计算的响应量值低6dBo把激励方向上的响应值超过激励值6dB的激励响应值频率识别出来(这种频率在前，后加速度计上的测量结果不可能是不同的).在这些频率上对输入谱进行峰、谷均衡，然后增加幅值，使激励方向上的加速度计测得的

19、在前面识别的各自频率上的响应值等于4.1. 1条要求的试验量值。可以挪动振动台和外挂连接点，直到找到使外挂两端同时激励到它们各自所要求的试验量值。应该检查与激励方向成90.角安装的加速度汁的响应值，在一些频率上的响应值可能超过激励方向的响应值。建议对这些频率作下述工作计算激励方向每个加速度计处要求值与观测值之比，并计算与激励方向成90.角安装的加速度计要求值与观测值(它超过激励方向的响应值)之比，调整输入谱，使每个这样频率上两种比值的平均值等于1。6.1.2.2 直升机的组合式外挂试验用输入控制。试验应通过外挂上部安装耳片的三个互相垂直的输向进行。每次沿一个轴向，或同时沿两个或三个轴向。用于控

20、制的加速度计应安装于连接耳片上或尽量靠近它的刚硬结构上，加速度计安装方向与试验轴向一致。6.1.2.3 喷气式飞机外挂内的设备试验用输入控制。应对试验样品三个互相垂直的轴向进行试验，每次沿一轴向.或同时沿两个或三个辅向。如果试验样品在外挂内具有特定的安装方向，则应选择此方向为三个互相垂直轴向之呵。如果试验样品在外挂内任意安装，则应选择对振动最敏感的方向为三输向之一。否则任选三袖向为试验方向。控制用加速度计应安装在试验样品与夹具的连接点或尽量靠近它。加速度汁的方向与试验轴向相致。6.2 试验步骤a试验前检测。对试验样品进行外观、结构和性能检查，并记录检测结果。确定试验样9 HB 5830. 15

21、-96 品是否完好。若有问题则应进行返修或更换并再检查。b安装和调试。按6.1条将试验样品与振动试验设备连接好并进行调试。c进行功能试验。施加规定量值的振动，使试验样品处于工作状态，对试验样品进行性能测量。对于挂飞.试验持续时间为规定挂飞功能试验持续时间的一半，即完成前一半功能试验。对于机动飞行和自由飞状态不考虑耐久试验，试验持续时间为规定的机动飞行和自由飞的全部功能试验持续时间。d进行耐久试验。除非另有规定，试验样品停止工作。施加耐久试验振动量值，到有关标准规定的试验持续时间，而后检查结构有否损坏。e.进行功能试验。重复c项，完成后一半功能试验。f.检测。停止试验，检查试验样品并进行性能测量

22、，记录检查结果和性能数据并与试前检测结果比较。g更换轴向。对下一个试验轴向重复a项至f项。h最终检测。各轴向试验完后，对试验样品进行试验后的外观检查和性能测量，并记录检测结果。7 引用本标准时有关标准中应规定的内容a.要进行的试验类型;b.试验条件和持续时间;c性能检测数据:d失效判据，e.其他要说明的问题。附加说明:本标准由中国航空工业总公司第三0一研究所提出。本标准由中国航空工业总公司第六0-研究所、津翔机械厂、第三0一研究所、北航一所、第六二三研究所、三三O厂、试飞院、第六O三研究所、第六一一研究所、0一四中心参加起草。本标准主要起草人z施荣明、秦桂骥、祝耀昌、王德言、姚起杭、龚庆祥、钟德均、肖英本、罗本元、秦庭森。10