火箭振動特性試驗
正文
在早期的火箭設計中,是將整個火箭假設為剛體,實際上液體推進劑火箭箭體結構是彈性體，還存在推進劑貯箱內液體晃動等問題。大型多級液體火箭同時有多個低頻的固有振動源（如火箭箭體的彈性振動、貯箱內液體晃動等）。這些低頻振動在火箭動力飛行中，很容易同控制系統和液體波動等相互作用，產生共振或耦合現象，使控制系統迴路產生嚴重的不穩定性，導致火箭飛行失控或失敗。60年代初以來，控制系統設計已充分考慮到箭體的彈性振動和液體晃動效應，並且通過火箭振動特性試驗為控制系統設計、縱向耦合振動研究、驗證理論計算的數學模型提供依據。
在振動特性試驗中採用各種模擬方法，以保證地面試驗儘可能接近于飛行的真實狀態。即保持火箭的結構原形和真實的重量分布；使火箭的支撐模擬飛行的自由狀態；設定產生低頻的火箭振動源等。試件的結構應為實物原型，火箭內部儀器採用樣機或配重，貯箱內推進劑一般用等比重的模擬液代替，試驗在火箭振動試驗塔內進行。火箭的振動固有特性參數，是全箭振動特性試驗中各項試驗的主要參數。在橫向彎曲振動試驗中特別需要測出控制系統速率陀螺儀安裝處的彈性變形斜率和局部變形，因為殼段在振動時所產生的複雜局部變形尚不能用已有的理論計算方法準確計算。通過試驗不僅能比較正確地測出速率陀螺儀安裝處的斜率的正、負號和幅值大小的變化，而且可選擇出符合控制系統設計要求的最佳位置。在縱向振動試驗中，為了研究縱向耦合振動，除結構縱向振動的固有特性參數外還需要測量液體管路系統泵入口的脈動壓力的動力回響參數；通過動回響參數分析，可獲得推進劑管路的固有特性參數。火箭橫向彎曲振動試驗一般採用多點正弦激振，可以獲得精度較高的固有特性參數。火箭縱向振動試驗的激振方式一般採用單點正弦激振或單點隨機激振。試驗中使用的感測器主要是加速度計、測力計、應變計、速率陀螺儀和脈動壓力感測器等。它們分別與變換器、記錄儀配套使用。70年代以來，火箭振動試驗大多採用實時分析儀和計算機進行數據採集和處理。試驗分析方法有峰值法、相位法、向量法和譜分析法等多種。
