民用飞机飞控电子设备振动试验浅析

罗鑫

【摘 要】本文阐述了民用飞机机载设备中飞控电子设备的振动环境试验，基于DO160G对飞控电子设备进行了标准振动、强化振动、高能量短时振动试验，同时介绍了试验程序和试验判据，对机载设备的振动环境研究具有指导意义。试验结果表明，飞控电子设备通过振动试验判据，设备结构和性能符合设计要求。

【关键词】飞控电子设备；振动试验

【Abstract】The paper sets forth the vibration environmental test for flight control electronics of civil aircraft equipments. The standard vibration， robust vibration， high level short duration vibration tests to flight control electronics are carried out based DO160G. And test procedure and test criteria are introduced. It has instructional significance to vibration environmental test of aircraft equipments. The test results show that flight control electronics have passed test criteria， and structure and performance of equipment satisfy the requirement of design.

【Key words】Flight control electronics； Vibration test

0 概述

随着国际航空事业迅速发展，大型民用客机的安全性成为了航空业的首要关注点。为保证飞机的安全，民机在飞行前需要通过针对整机和机载设备的一系列试验科目。作为民机核心系统之一的飞控系统，对其电子设备试验研究具有重要意义，振动试验是检测设备的性能和结构的最常用有效的方法。

本文基于DO160G机载设备环境条件和试验程序，對飞控系统电子设备的振动试验进行研究和分析，试验结果证明设备的振动量级符合性能标准要求，保证了设备的性能和安全可靠性[1]。

1 试验描述

针对试验强度的不同，振动试验分为标准振动，强化振动，高能量短时振动三类[2]。其中，标准振动试验用于验证飞机正常工作情况下的设备性能，强化振动试验用于验证设备在耐久振动后的性能和结构，高能量短时振动试验用于验证发动机叶片受损等情况下的设备性能。

振动量级功率谱作为控制振动试验量级的标准，是振动试验不可或缺的一部分。而振动量级功率谱则是在不同振动环境下，通过不同机型的飞机获取的大量振动数据拟合确定的，同时与设备在飞机上的安装位置有关。目前的民用固定翼飞机具备4套飞控电子设备，设备所在位置分类属于设备机架区域。因此，飞控电子设备的标准振动功率谱为1.55Grms的B3曲线，耐久振动功率谱为2.20Grms的B4曲线，高能量短时振动功率谱为2.5g-pk的R曲线。

2 试验程序

本文基于DO160G，选取一套飞控电子设备作为试验件，剩余三套作为负载，针对试验件的XYZ轴分别进行振动试验，完成一个轴向的所有振动试验后再进行下一轴向试验，试验程序如下。

2.1 试验前准备工作：通过合适的紧固件和拧紧力矩将试验件固定于振动试验台上，根据特定位置要求粘贴控制加速度计和测量加速度计，用于测量控制台输出状态和试验件响应状态。同时保证整个飞控系统的电子设备连接状态正常，能够正确反应飞控系统的工作状态。

2.2 振动试验扫频：保证飞控系统设备处于非工作状态，通过振动台设定的输入对试验件进行频率由10Hz到2000Hz的正弦扫频，扫频的加速度峰值为0.5g，扫频速率不超过1倍频/分钟。记录试验件通过测量加速度计的响应曲线，同时标记共振频率和对应幅值，共振频率的设定根据扫频输入的加速度峰值的2倍确定，即共振频率为超过1g的响应峰值处的频率。

2.3 振动过程：飞控系统上电，保证整个飞控系统设备处于工作状态，按照B3曲线功率谱对试验件进行一个小时的标准振动试验。而后设备下电，进行标准振动后的扫频工作。设备继续上电，按照B4曲线功率谱对试验件进行三个小时的强化振动试验，试验后进行扫频。最后按照R曲线功率谱对试验件进行高能量短时振动，振动曲线为10Hz到250Hz，速率不超过0.167Hz/s的正弦曲线。其中振动过程中，飞控系统的工作状态和性能参数由监控计算机监测，用以记录试验数据。

2.4 试验判据：试验判据用于验证试验件是否通过试验，包括试验前后共振频率的偏移，计算机的监控数据状态和试验后的试验件检查。试验件的结构性能变化可以通过共振频率偏移程度来体现，正常情况下，试验件在试验前后的共振频率偏差应小于2%，过大的频率偏移则认为试验件发生变形或损坏等。计算机的监控试验数据，可以有效的判断飞控系统的工作状态和试验件的功能性能状态。而试验后的试验件检查则是在完成XYZ轴全部试验后，通过检测设备对试验件进行检查，便于了解振动试验后试验件的状态。

3 试验结果与分析

基于试验程序，完成了试验件的振动试验工作。本文选取XYZ轴中一组X轴数据进行分析，通过试验前后的扫频确定了X轴标准振动和耐久振动试验前后的共振点如表1。

由表1可知，标准振动和强化振动试验前后的2个共振点频率没有发生偏移，小于判据的2%变化，同时幅值发生较小的变化，因此试验后设备的结构没有发生变化。同时监控计算机的实时测试数据状态表明试验件的性能完好，飞控系统的工作正常。最后，将试验件进行试验后的检查，证明了试验件功能性能良好和结构正常。通过振动试验证明了飞控电子设备能够满足试验要求，通过了试验判据，保证了设备的性能结构和安全性。

4 结论

本文基于DO160G振动试验部分，对民机机载设备中的飞控电子设备进行振动试验，根据试验前中后的工作状态和数据信息，判断试验件的结构和功能状态。试验结果表明，飞控电子设备振动试验后通过了试验判据，有效的证明了设备的可靠性和安全性，对飞机的安全性具有重要意义。

【参考文献】

[1]《国外航空振动标准选编》航空标准化编辑部，1978.

[2]DO-160G，Environmental conditions and test procedures for Airborne Equipment [S].USA：RTCA，2010.

[3]祝耀昌.民用飞机机载设备振动试验要求和应用分析[J].装备环境工程. 2016，13（5）：122-127.

[4]Alan Burkhard《Captive flight Acoustic test criteria for Aircraft stores》Shock and Vibration Bulletin43，1973.

[5]中华人民共和国航空工业部.HB5830.5-1984，机载设备环境条件及试验方法[S].1985：13-17.

[6]MIL-STD-810F， Environmental engineering considerations and laboratory tests[S].

[责任编辑：朱丽娜]