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Vol.33,No.3航天器环境工程第33卷第3期240SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2016年6月@126.comTel:(010)68116407,68116408,68116544军用飞机机载设备振动试验要求和有关问题的讨论（二）：GJB150.16/16A中军用直升机和各种军用飞机发动机设备的振动试验要求及对比分析祝耀昌1，石鹏颉2，程丛高1，张建军1，徐俊1（1.中国航空综合技术研究所，北京100028；2.西安西测电子技术服务有限公司，西安710119）摘要：文章分为3部分：第1部分简单介绍振动类型、振动引起的失效模式和应用，特别是列表详细介绍了GJB150.16和GJB150.16A中规定或推荐的军用喷气式飞机和螺旋桨飞机设备及其外挂和外挂上的设备的振动试验要求、特点和两标准中相关内容的对比分析；第2部分则详细介绍了两标准中规定或推荐的军用直升机和各类飞机发动机设备的振动试验要求、特点以及相关内容的对比分析；第3部分介绍和分析了航空装备研制生产中这2个标准的应用情况和遇到的问题，对一些重大问题进行了分析概括并提出了一些看法和建议。此为第2部分。关键词：振动试验；振动功能试验；振动耐久试验；标准 中图分类号：V216.2+1文献标志码：A文章编号：1673-1379(2016)03-0240-07DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2016.03.003Thevibrationtestingrequirementsandrelatedproblemsformilitaryaircraftequipment(II):VibrationtestingrequirementsandcomparisonofengineequipmentofmilitaryhelicoptersanddifferentmilitaryaircraftsinGJB150.16/16AZhuYaochang1,ShiPengjie2,ChengConggao1,ZhangJianjun1,XuJun1(1.ChinaAero-polytechnologyEstablishment,Beijing100028,China;2.Xi’anXiCeElectronicTechnologyServiceCo.Ltd.,Xi’an710119,China)Abstract:Thepaperisdividedintothreeparts.Thefirstpartintroducesthevibrationtypes,thefailuremodescausedbythevibrationandapplications,withemphasisonthevibrationtestingrequirementsandthecharacteristicsofequipmentandstoresinmilitaryjetandpropelleraircraftindetail,recommendedinGJB150.16andGJB150.16A,andtherelatedcontentsinGJB150.16/16Aarecomparedandanalyzed.Thesecondpartintroducesthevibrationtestingrequirementsandcharacteristicsofmilitaryhelicopterandkindsofengineequipmentindetail,recommendedinGJB150.16andGJB150.16A,andtherelatedcontentsinGJB150.16/16Aarecomparedandanalyzed.Atlast,theapplicationsandthestandardsintheaviationequipmentdevelopmentandproductionareintroducedandanalyzedinthethirdpart,andsomesuggestionsaremade.Thisisthesecondpart.Keywords:vibrationtesting;vibrationfunctionaltesting;vibrationdurabletesting;standards————————————————————————收稿日期：2016-01-06；修回日期：2016-05-10 第3期祝耀昌等：军用飞机机载设备振动试验要求和有关问题的讨论（二）241 0引言在文章第（一）部分中已经介绍了GJB150.16和GJB150.16A中规定或推荐的军用喷气式飞机和螺旋桨飞机设备及其外挂和外挂上设备的振动试验要求、特点以及两标准中相关内容的对比分析。本部分将详细介绍两标准中规定或推荐的军用直升机和各类军用飞机发动机设备的振动试验要求、特点和相关内容的对比分析。1军用直升机机载设备的振动表1（附于文末）为军用直升机设备振动谱型、量值和持续时间一览表[1-2]。直升机的振动特征是在宽带背景上叠加单频尖峰，如表1中的图B和图C所示。宽带背景由低量级的正弦分量和气动噪声引起的随机振动分量混合组成，单独确定这些低量级的正弦分量和随机分量并用于设计和试验的实际意义不大，因此标准中对w0和w1均给出了混合组成的通用规定值。尖峰主要是由旋转部件或机械（主旋翼、尾桨、发动机、齿轮箱和轴杆等）产生的正弦波。这些部件的正常转速是基本恒定的，变化＜5%。采用可变速控制的伪稳态桨叶的转速范围在正常桨叶转速的95%～110%之间，若考虑这种情况将会使装备的设计和试验过程复杂化。1.1振动谱如表1所示，不管机载设备在直升机上什么位置，均采用同样的宽带随机背景加4个正弦尖峰的振动谱，除了靠近传动系统部件或安装在其上的设备的宽带随机频率范围为10～2000Hz外，一般区域的仪表板和组合式外挂的频率范围均为10～500Hz。各正弦振动一阶振动频率取决于直升机的主旋翼和尾桨的基本振源频率和传动系统部件的振源频率，这些频率在GJB150.16的正文和GJB150.16A的附录C之表c.4.1中可以查到。若标准中没有这些数据，则应自行测量和归纳。从表1可以看出，两标准提供的振动谱型虽然都来源于美国对某些直升机的实测结果，但仍有一些不同，GJB150.16A的图来源于美军标MIL-STD-810F/G，或许更具代表性。1.2振动量值和振动时间振动量值取决于设备在直升机上的位置，两标准中均按一般区域、仪表板、外挂以及靠近或安装在传动系统部件上这4个位置给出了相应的随机振动量级和正弦尖峰的量值。表1中的图A（GJB150.16A之图c.11）明确区分了主旋翼源频率、传动系统源频率、尾桨源频率皆为主区，主旋翼和尾桨源的频率为混合区。位于各区的设备按照源频率的第1阶、2阶、3阶、4阶频率所在的频率范围及标准中提供的公式计算或查找相应的峰值。其中，仪表板上的设备虽然处于主旋翼影响区内，但仪表板本身采取了减振措施，故GJB150.16规定，仪表板上设备的振动功能试验的随机和正弦峰值量值均为主旋翼区设备振动量值的0.7倍[3]。1.2.1主旋翼影响区设备1）振动功能试验随机振动试验频率范围：GJB150.16为10～500Hz；GJB150.16A为3～500Hz。随机振动试验量值：GJB150.16为w1=0.02g2/Hz，w0=0.002g2/Hz；GJB150.16A为w1=0.01g2/Hz，w2=0.002g2/Hz，w0=0.001g2/Hz。w1、w0、w2、wt均为拐点处的功率谱密度值。正弦振动峰值根据振动源频率和各谐振频率所在频率范围，按公式计算或查找具体值。从表1可以看出两标准中的计算公式或给定值是有差别的。试验时间：GJB150.16规定为每轴向1h；GJB150.16A规定为每轴向1h或功能检测所需的时间，以长者为准。2）振动耐久试验GJB150.16中规定：振动耐久试验的随机振动量值和正弦振动峰值分别为振动功能试验的1.6倍和1.37倍；试验时间为每装机飞行500h，每轴向各振动2.5h。GJB150.16A不区分振动耐久试验和振动功能试验，并明确规定，若按相应部位给定的振动谱和计算方法得到的振动量值完成每轴向4h的振动试验，则代表其可装机飞行2500h而不会产生结构损坏。1.2.2尾桨影响区设备尾桨源振动频率一般＞50Hz，尾桨影响区设 242航天器环境工程第33卷备的4个正弦振动峰值均为1.5g，其振动功能试验和振动耐久试验量值和持续时间的确定方法均与主旋翼影响区设备相同。1.2.3安装在仪表板上的设备1）振动功能试验GJB150.16规定：宽带随机振动的频率范围为10～500Hz，随机振动量值和正弦振动峰值均为一般区域的主旋翼区设备振动量值的0.7倍（具体值见表1）；试验时间为各轴向1h。GJB150.16A则明确规定：宽带随机振动的频率范围为3～500Hz，振动量值w0=0.001g2/Hz，w1=0.01g2/Hz，比GJB150.16的规定要宽松一些；正弦振动峰值由相应的计算公式得出，但与主旋翼区设备振动峰值的计算公式有区别，其中，50～500Hz频段的振动峰值为1.05g，与GJB150.16中对应频段的振动峰值（1.5g×0.7）相等；试验时间为每轴向1h或功能检测所需的时间，以长者为准。2）振动耐久试验GJB150.16规定：振动耐久试验的随机振动量值和正弦振动峰值分别为振动功能试验的1.6倍和1.37倍；试验时间为每装机飞行500h，每轴向振动2.5h。GJB150.16A不区分振动功能和耐久试验，并明确规定，若按相应部位给定的振动谱和计算方法得到的振动量值完成每轴向4h的振动试验，则代表其可装机飞行2500h而不会产生结构损坏。1.2.4组合式外挂/外挂上的设备与固定翼飞机的外挂不同，直升机外挂所受的气动力激励与旋翼产生的振动相比较小，大部分振动能量是通过直升机与外挂的连接处传给外挂及其内部设备的。直升机外挂与外挂上设备的振动功能试验和振动耐久试验的谱型和量值均一样。1）振动功能试验直升机组合式外挂一般位于主旋翼影响区内，GJB150.16中规定：直升机组合式外挂的振动试验频率范围和谱型与主旋翼区设备的相同，随机振动量值和正弦振动峰值同为主旋翼区的1.5倍，即w1=0.03g2/Hz，w0=0.003g2/Hz；试验时间为每轴向1h。GJB150.16A中规定：随机振动试验的频率范围扩大为3～500Hz，振动量值w1=0.02g2/Hz，w0=0.002g2/Hz，比GJB150.16的规定要宽松一些；正弦振动的4个峰值分别由相应的计算公式得出，而其中，25～40Hz和50～500Hz频段分别给出固定值3.75g和2.25g，与GJB150.16中对应频段的正弦振动峰值（2.5g×1.5和1.5g×1.5）正好相等；试验时间规定为每轴向1h或功能检测所需的时间，以长者为准。2）振动耐久试验GJB150.16规定：振动耐久试验的随机振动量值和正弦振动峰值分别为振动功能试验的1.6倍和1.37倍，试验时间为每装机飞行500h，每轴向振动2.5h。GJB150.16A不区分振动功能和振动耐久试验，并明确规定，若按相应部位给定的振动谱和计算方法得到的振动量值完成每轴向4h的振动试验，则代表其可装机飞行2500h而不会产生结构损坏。1.2.5靠近或安装在传动系统部件上的设备靠近或安装在传动系统部件上的设备所经受的环境同样是宽带随机上叠加正弦振动峰值，其正弦振动是由发动机、齿轮箱的工作引起的。1）振动功能试验GJB150.16规定：随机振动频率范围为5～2000Hz，远大于其他位置设备的振动频率范围，振动量值wt=w0=0.02g2/Hz；正弦振动峰值按5～50Hz和50～2000Hz频段分别给出相应的谐振频率上的计算公