什么是火箭振动特性试验?

[拼音]：huojian zhendong texing shiyan

[外文]：rocket dynamic characteristic test

用模拟手段研究火箭动力特性的大型地面试验。试验对象主要是大型液体火箭。试验内容包括全箭的横向弯曲振动、扭转振动和纵向振动。通过这些试验可以获得火箭的动力特性参数，即固有特性参数和传递特性参数。固有特性参数包括固有频率、振型和等效阻尼等。

在早期的火箭设计中，是将整个火箭假设为刚体，实际上液体推进剂火箭箭体结构是d性体，还存在推进剂贮箱内液体晃动等问题。大型多级液体火箭同时有多个低频的固有振动源（如火箭箭体的d性振动、贮箱内液体晃动等）。这些低频振动在火箭动力飞行中，很容易同控制系统和液体波动等相互作用，产生共振或耦合现象，使控制系统回路产生严重的不稳定性，导致火箭飞行失控或失败。60年代初以来，控制系统设计已充分考虑到箭体的d性振动和液体晃动效应，并且通过火箭振动特性试验为控制系统设计、纵向耦合振动研究、验证理论计算的数学模型提供依据。

在振动特性试验中采用各种模拟方法，以保证地面试验尽可能接近于飞行的真实状态。即保持火箭的结构原形和真实的重量分布；使火箭的支撑模拟飞行的自由状态；设置产生低频的火箭振动源等。试件的结构应为实物原型，火箭内部仪器采用样机或配重，贮箱内推进剂一般用等比重的模拟液代替，试验在火箭振动试验塔内进行。火箭的振动固有特性参数，是全箭振动特性试验中各项试验的主要参数。在横向弯曲振动试验中特别需要测出控制系统速率陀螺仪安装处的d性变形斜率和局部变形，因为壳段在振动时所产生的复杂局部变形尚不能用已有的理论计算方法准确计算。通过试验不仅能比较正确地测出速率陀螺仪安装处的斜率的正、负号和幅值大小的变化，而且可选择出符合控制系统设计要求的最佳位置。在纵向振动试验中，为了研究纵向耦合振动，除结构纵向振动的固有特性参数外还需要测量液体管路系统泵入口的脉动压力的动力响应参数；通过动响应参数分析，可获得推进剂管路的固有特性参数。火箭横向弯曲振动试验一般采用多点正弦激振，可以获得精度较高的固有特性参数。火箭纵向振动试验的激振方式一般采用单点正弦激振或单点随机激振。试验中使用的传感器主要是加速度计、测力计、应变计、速率陀螺仪和脉动压力传感器等。它们分别与变换器、记录仪配套使用。70年代以来，火箭振动试验大多采用实时分析仪和计算机进行数据采集和处理。试验分析方法有峰值法、相位法、向量法和谱分析法等多种。