CN102507117B - 确定飞机防滑刹车控制盒振动工作应力极限的方法 - Google Patents

Abstract

一种确定飞机防滑刹车控制盒振动工作应力极限的方法，对控制盒步进施加振动应力，以确定控制盒的振动工作应力极限。步进施加振动应力的步长为1Grms～5Grms，每次步进振动达到规定数值后保持5min，留出控制盒振动应力平衡的时间，再进行性能测试，测试时间为5min，在每一步的振动保持时间总和为10min；按照这样的步进振动试验方法得到样件的振动工作应力极限。本发明采用在试验过程中给控制盒施加工作应力的方法，通过跟踪观察及时确定故障时的振动值，若此振动量值不满足设计要求，则提出针对振动性能的改进建议；若此振动量值已经满足设计要求，就作为振动工作应力极限的初始值。

Description

确定飞机防滑刹车控制盒振动工作应力极限的方法

技术领域

本发明涉及运输类飞机起落架控制系统的电子产品领域，具体是一种飞机防滑刹车控制盒性能的测试方法。

背景技术

控制盒是飞机电防滑刹车系统中的控制单元，设计有起飞线刹车功能、着陆刹车过程中的防滑功能、着陆时的接地保护功能、着陆过程中左、右起落架机轮的轮间保护等多种功能，任何一种功能不符合设计要求均为发生故障。在本发明中，控制盒的工作性能指上述多种功能的定量要求。

为了保证控制盒的可靠性和安全性要求，国际上采用高加速寿命试验技术激发控制盒的故障隐患，采用在高加速寿命试验中得到的试验数据制定控制盒的高加速应力筛选试验剖面，替代原来的普通筛选方法。由于国外技术封锁，国内仅采用普通的筛选方法。

普通的筛选方法采用通用试验剖面，高加速应力筛选试验采用专用剖面，一种产品一个专门的试验剖面，专用剖面通过同样类型的控制盒进行高加速寿命试验得到。

高加速寿命/高加速应力筛选(国外称之为HALT/HASS)是提高电子产品研制质量，缩短研制时间的一种试验技术。高加速应力筛选的参数来源于高加速寿命试验的数据，而且针对改进的最终技术状态。这种试验不仅可以用2h的筛选替代常规80h的筛选，而且对故障的筛选度大于常规筛选，使用证明对电子产品而言，是一项对提高生产效率和制造质量有作用的试验技术。

飞机防滑刹车控制盒(简称控制盒)的振动工作应力极限试验是高加速寿命试验的主要内容之一，该试验用于确定控制盒在振动条件下已经不能正常工作但又未发生破坏的振动量值，该振动量值称之为振动工作应力极限，采用振动步进应力试验的方法确定。振动工作应力极限有两种用途，其一是进行振动设计改进，提高控制盒的耐振动性能；其二是用于制定高加速应力筛选试验的振动要求。

国外波音等航空公司，早在上世纪60年代就已经开始在电子产品中推广振动工作应力极限的试验技术，目的是在短时间内研制出耐振动的电子产品，并且将振动工作极限用于制定高加速应力筛选要求。

振动工作极限试验指的是给受试产品施加的振动条件比产品技术规范中的环境条件严酷，在严酷环境条件下电子产品的故障隐患得到更有效激发，因此试验时间缩短，故障隐患得到纠正。美国GMW8287《高加速寿命、高加速应力筛选》标准中将确定振动工作应力极限的试验内容作为高加速试验的内容之一。

国外采用GMW8287《高加速寿命、高加速应力筛选》制定受试产品的振动工作应力极限试验方法，但具体到受试产品的振动工作应力极限试验方法作为企业级的绝密技术从不外泄。

国内北航可靠性工程研究所和中航工业301所研究振动工作应力极限试验技术均已有10多年历史，但由于国外近50年的技术保密，使国内用户和产品研制单位对这项技术缺乏认识，国家机关也未发布应用这项技术的标准，所以在电子产品研制中未开发这项技术。振动工作应力极限试验要求在三轴六自由度的可靠性强化试验箱上进行，北航和301所引进了这种设备，但由于国内缺乏认识和缺少标准，所以控制盒从未进行过振动工作应力极限试验。

国内独资或三资电子企业约有70余家有HALT/HASS试验设备，用于进行振动破坏应力极限试验，根据振动破坏应力极限试验取得的数据确定是否进行针对振动的设计改进。不确定电子产品的振动工作应力极限试验，也不进行高加速应力筛选试验。国外其他电子产品的振动工作应力极限试验都是在非工作状态下进行的，仅仅施加环境应力而不施加工作应力的方法与使用状态不相符，因为在使用中产品是同时承受环境应力和工作应力的，采用这种传统方法试验得到的数据欠真实。

本发明所述控制盒的振动工作应力极限的试验时间为6h～8h，采用振动步进应力的试验方法，在6h～8h内发现控制盒的振动故障隐患，确定改进措施，在此过程中确定控制盒的振动工作应力极限。

发明内容

为克服现有技术中存在的仅对控制盒施加步进振动环境应力的不足，本发明提出了一种确定飞机防滑刹车控制盒振动工作应力极限的方法。

发明包括以下步骤：

步骤1，确定试验参数；所述的试验参数包括试验开始时的振动量值、施加振动应力的步长、在每一步长的保持时间、验证振动工作应力极限时的步长、最终得到的振动工作应力极限；

步骤2，对试验样件施加振动应力；将试验样件安装在强化试验箱中的动圈上；对试验样件施加振动应力至设定的振动量值起点，保持5min后开始进行步进振动应力试验；试验样件在工作状态下施加振动应力；

步骤3，步进施加振动应力；

第一次施加步进振动应力：按设定的振动应力施加步长对试验样件施加振动应力；完成第一次步进振动应力施加后保持5min；对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障；测试时间为5min，测试过程中保持振动；若试验样件未发生故障，则继续采用步进的方法施加振动应力；

第二次施加步进振动应力：按设定的振动步长继续施加振动应力，在第一次施加振动应力的基础上继续对试验样件按规定步长加大振动应力；加大振动应力后保持5min；然后对试验样件进行性能测试，确定样件是否发生故障；测试时间为5min，测试过程中保持振动。重复上述步进振动过程，直至试验样件首次出现工作性能不合格；

步骤4，确定振动工作应力极限；当在步进施加振动应力的过程中试验样件首次出现工作性能不合格时，按设定的振动应力施加步长对试验样件减少振动应力；第一次减少后在该振动应力点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常；测试时间为5min，测试过程中保温；若试验样件依然处于故障状态，则继续按设定的振动应力施加步长对试验样件减少振动应力，直至试验样件的工作性能恢复正常；在步进降低振动应力的试验过程中，在各振动应力点保持5min，进行性能测试，确定样件是否恢复正常；测试时间为5min，测试过程中保持振动；

步骤5，对振动工作应力极限进行验证；重复步骤3的过程，再次按设定的振动应力步长对工作性能恢复正常的试验样件步进加大振动工作应力，直至试验样件再次出现故障，并且与首次出现的故障模式相同；然后按设定的步长再次对出现故障的试验样件步进降低振动应力，直至试验样件工作性能恢复正常，且与首次恢复工作性能的振动量值相同；工作应力极限就得到了验证，确定首次出现工作性能不合格的振动量值为该控制盒的振动工作应力极限。

所述的振动应力施加起点为5Grms～15Grms；所述的振动应力施加步长为1Grms～5Grms；所述的在各振动应力幅值保持时间为5min，测试时间也为5min。

所述的验证振动工作应力极限时减小振动量值的步长为1Grms～5Grms，验证振动工作应力极限时增加振动量值的步长也为1Grms～5Grms。

本发明对控制盒施加步进振动应力，以确定控制盒的振动工作应力极限，为提高试验精度，选取步长为1Grms～5Grms，每次步进振动达到规定数值后保持5min，留出控制盒振动应力平衡的时间，再进行性能测试，测试时间为5min，在每一步的振动保持时间总和为10min；按照这样的步进振动试验方法得到样件的振动工作应力极限。

由于控制盒的故障是在工作过程中发生的，在采用步进方法增加振动量值的试验过程中施加工作应力更有利于激发和观察故障，因此，本发明采用在试验过程中给控制盒施加工作应力的方法，通过跟踪观察及时确定故障时的振动值，若此振动量值不满足设计要求，则提出针对振动性能的改进建议；若此振动量值已经满足设计要求，就作为振动工作应力极限的初始值。

具体实施方式

实施例一

本实施例是对第一种类型的控制盒进行确定振动工作应力极限的试验，试验样件为1套控制盒。试验样件针对研制试验中的振动问题完成了设计改进。

本实施例的试验采用型号为UHS1200的可靠性强化试验箱、数字三用表、信号源和示波器。

本实施例的具体过程为：

步骤1，确定试验参数。所述的试验参数包括振动试验的步进起点、振动步长、在每一步的振动持续时间和性能测试时间、验证振动工作应力极限时的步长、最终得到的振动工作应力极限。本实施例的振动试验步进起点为5Grms，振动步长为1Grms，并且步长越小越精确，在每一步长上的振动持续时间和性能测试时间均为5min，验证振动工作应力极限时减小或增加振动量值的步长均为1Grms。

步骤2，对试验样件施加振动应力。将1套试验样件安装在强化试验箱中的动圈上。对试验样件施加的振动应力为5Grms，持续振动5min后进行性能测试；然后开始步进施加振动应力；试验样件的振动试验在工作状态下进行，工作频率4次/min。

步骤3，步进施加振动应力。第一次施加步进振动应力：对试验样件施加步进振动应力至6Grms，施加至6Grms后保持5min；然后对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次施加6Grms的振动量值后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。若试验样件未发生故障，则继续步进增加振动量值。第二次步进增加振动量值：对试验样件的振动量值增加至7Grms，增加至7Grms后保持5min；然后对试验样件进行性能测试，确定试验样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次步进增加振动量值至7Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。重复上述步进振动试验过程。若试验样件未发生故障，则继续进行步进振动试验。直至首次出现工作性能不合格，达到振动工作应力极限。

步骤4，确定振动工作应力极限。当步进振动试验的振动量值增加至50Grms时，经测试试验样件首次出现防滑性能不合格。步进降低对试验样件施加的振动量值；步进降低的步长为1Grms；第一次降低振动量值至49Grms，在该振动量值点保持5min，然后进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次降低振动量值至49Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。若试验样件依然处于故障状态，则继续步进降低振动量值温。第二次降低振动量值至48Grms，在该振动量值下保持5min，然后进行性能测试，确定样件性能是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次降低振动量值至48Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。重复上述步进降低振动量值的过程，直至试验样件工作性能恢复正常。当试验样件的振动量值降低到40Grms时，该试验样件的防滑性能恢复正常，可以确定50Grms是初始的振动工作应力极限。

步骤5，对振动工作应力极限进行验证。重复本实施例步骤3的过程，再次对试验样件进行步进振动应力试验，增加的振动量值步长为1Grms；当振动量值增加至50Grms时防滑性能再次出现故障，与首次出现的故障模式相同；然后对试验样件进行步进降低振动量值的试验；降低振动量值时，长为1Grms。当降低振动量值的试验进行到40Grms时，试验样件防滑性能恢复正常，且本次恢复防滑性能时的振动量值与首次恢复防滑性能时的振动量值相同，振动工作应力极限得到了验证，确定50Grms为该控制盒的振动工作应力极限。

实施例二

本实施例是对第二种类型的控制盒进行确定振动工作应力极限的试验，试验样件为1套控制盒。试验样件针对研制试验中的振动问题完成了设计改进。

本实施例的试验采用型号为UHS1200的可靠性强化试验箱、数字三用表、信号源和示波器。

本实施例的具体过程为：

步骤1，确定试验参数。所述的试验参数包括振动试验的步进起点、振动步长、在每一步的振动持续时间和性能测试时间、验证振动工作应力极限时的步长、最终得到的振动工作应力极限。本实施例的振动试验步进起点为10Grms，振动步长为3Grms，并且步长越小越精确，在每一步长上的振动持续时间和性能测试时间均为5min，验证振动工作应力极限时减小或增加振动量值的步长均为3Grms。

步骤2，对试验样件施加振动应力。将1套试验样件安装在强化试验箱中的动圈上。对试验样件施加的振动应力为10Grms，持续振动5min后进行性能测试；然后开始步进施加振动应力；试验样件的振动试验在工作状态下进行，工作频率4次/min。

步骤3，步进施加振动应力。第一次施加步进振动应力：对试验样件施加步进振动应力至13Grms，施加至13Grms后保持5min；然后对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次施加13Grms的振动量值后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。若试验样件未发生故障，则继续步进增加振动量值。第二次步进增加振动量值：对试验样件的振动量值增加至16Grms，增加至16Grms后保持5min；然后对试验样件进行性能测试，确定试验样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次步进增加振动量值至16Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。重复上述步进振动试验过程。若试验样件未发生故障，则继续进行步进振动试验。直至达到振动工作应力极限。

步骤4，确定振动工作应力极限。当步进振动试验的振动量值增加至40Grms时，经测试试验样件首次出现刹车性能不合格。步进降低对试验样件施加的振动量值；步进降低的步长为3Grms；第一次降低振动量值至37Grms，在该振动量值点保持5min，然后进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次降低振动量值至37Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。若试验样件依然处于故障状态，则继续步进降低振动量值温。第二次降低振动量值至34Grms，在该振动量值下保持5min，然后进行性能测试，确定样件性能是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次降低振动量值至34Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。重复上述步进降低振动量值的过程，直至试验样件工作性能恢复正常。当试验样件的振动量值降低到31Grms时，该试验样件的刹车性能恢复正常，可以将40Grms作为初始的振动工作应力极限。

步骤5，对振动工作应力极限进行验证。重复本实施例步骤3的过程，再次对试验样件进行步进振动应力试验，增加的振动量值步长为3Grms；当振动量值增加至40Grms时刹车性能再次出现故障，与首次出现的故障模式相同；然后对试验样件进行步进降低振动量值的试验；降低振动量值时，长为3Grms。当降低振动量值的试验进行到31Grms时，试验样件防滑性能恢复正常，且本次恢复防滑性能时的振动量值与首次恢复防滑性能时的振动量值相同，振动工作应力极限得到了验证，确定40Grms为该控制盒的振动工作应力极限。

实施例三

本实施例是对第三种类型的控制盒进行确定振动工作应力极限的试验，试验样件为1套控制盒。试验样件针对研制试验中的振动问题完成了设计改进。

本实施例的试验采用型号为UHS1200的可靠性强化试验箱、数字三用表、信号源和示波器。

本实施例的具体过程为：

步骤1，确定试验参数。所述的试验参数包括振动试验的步进起点、振动步长、在每一步的振动持续时间和性能测试时间、验证振动工作应力极限时的步长、最终得到的振动工作应力极限。本实施例的振动试验步进起点为15Grms，振动步长为5Grms，并且步长越小越精确，在每一步长上的振动持续时间和性能测试时间均为5min，验证振动工作应力极限时减小或增加振动量值的步长均为5Grms。

步骤2，对试验样件施加振动应力。将1套试验样件安装在强化试验箱中的动圈上。对试验样件施加的振动应力为15Grms，持续振动5min后进行性能测试；然后开始步进施加振动应力；试验样件的振动试验在工作状态下进行，工作频率4次/min。

步骤3，步进施加振动应力。第一次施加步进振动应力：对试验样件施加步进振动应力至20Grms，施加至20Grms后保持5min；然后对试验样件进行常规性能测试，确定样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次施加20Grms的振动量值后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。若试验样件未发生故障，则继续步进增加振动量值。第二次步进增加振动量值：对试验样件的振动量值增加至25Grms，增加至25Grms后保持5min；然后对试验样件进行性能测试，确定试验样件是否发生故障。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次步进增加振动量值至25Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。重复上述步进振动试验过程。若试验样件未发生故障，则继续进行步进振动试验。直至达到振动工作应力极限。

步骤4，确定振动工作应力极限。当步进振动试验的振动量值增加至60Grms时，经测试试验样件首次出现接地保护性能不合格。步进降低对试验样件施加的振动量值；步进降低的步长为5Grms；第一次降低振动量值至55Grms，在该振动量值点保持5min，然后进行性能测试，确定样件是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次降低振动量值至55Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。若试验样件依然处于故障状态，则继续步进降低振动量值温。第二次降低振动量值至50Grms，在该振动量值下保持5min，然后进行性能测试，确定样件性能是否恢复正常。测试时间为5min，测试过程中保持振动，本次降低振动量值至50Grms后及常规性能测试过程中，振动保持时间总和为10min。当试验样件的振动量值降低到50Grms时，该试验样件的接地保护性能恢复正常，可以将60Grms作为初始的振动工作应力极限。

步骤5，对振动工作应力极限进行验证。重复本实施例步骤3的过程，再次对试验样件进行步进振动应力试验，增加的振动量值步长为5Grms；当振动量值增加至60Grms时接地保护性能再次出现故障，与首次出现的故障模式相同；然后对试验样件进行步进降低振动量值的试验；降低振动量值时，长为5Grms。当降低振动量值的试验进行到50Grms时，试验样件的接地保护性能恢复正常，且本次恢复接地保护性能时的振动量值与首次恢复接地保护性能时的振动量值相同，振动工作应力极限得到了验证，确定60Grms为该控制盒的振动工作应力极限。本发明得到的振动工作应力极限试验数据见表1，

表1  本发明三种类型控制盒振动工作应力极限试验得到的参数汇总表

Claims (3)

1.一种确定飞机防滑刹车控制盒振动工作应力极限的方法，其特征在于，具体过程包括以下步骤：

步骤1，确定试验参数；所述的试验参数包括振动试验的步进起点、增加振动量的步长、在每一步长上的保持时间、验证振动工作应力极限时的步长、最终得到的振动工作应力极限；

步骤2，对试验样件施加振动量值；将试验样件用夹具安装在强化试验箱中的动圈上；将试验样件的振动量值加至5Grms，保持5min后进行性能测试；试验样件的振动试验在工作状态下进行；

步骤3，步进振动试验；根据确定的振动试验的步进起点和振动步长对试验样件第一次施加振动量，并保持5min；对试验样件进行常规性能测试，确定试验样件是否发生故障；测试时间为5min，测试过程中保持振动；若试验样件未发生故障，则继续按确定的振动步长对试验样件步进增加振动量值，直至试验样件首次出现刹车性能不合格；

步骤4，确定振动工作应力极限；当试验样件首次出现工作性能不合格时，根据确定的步长降低试验样件的振动量；第一次降低振动量后，在该振动量值点保持5min，然后进行性能测试，确定试验样件是否恢复正常；测试时间为5min，测试过程中保持振动；若试验样件依然处于故障状态，则重复第一次降低振动量的过程和性能测试的过程，继续步进降低振动量值，直至试验样件工作性能恢复正常；初步确定试验样件首次出现工作性能不合格的振动量值为初始的振动工作应力极限；控制盒的工作性能包括刹车、防滑、接地保护、轮间保护多种功能，任何一种功能不符合设计要求均为故障；工作性能指上述功能的定量要求；

步骤5，对振动工作应力极限进行验证；重复步骤3的过程，再次按确定的振动步长对试验样件施加振动量，继续对试验样件进行步进振动应力试验，直至振动量值增加至工作性能再次出现不合格，且与首次出现工作性能不合格的故障模式相同；然后按确定的步长对试验样件降低振动量，直至试验样件的工作性能恢复正常，且本次恢复工作性能时的振动量值与首次恢复刹车性能时的振动量值相同，振动工作应力极限就得到了验证，确定试验样件首次出现工作性能不合格的振动量值为振动工作应力极限。

2.如权利要求1所述一种确定飞机防滑刹车控制盒振动工作应力极限的方法，其特征在于，所述的振动试验步进起点为5Grms～15Grms，增加振动量的步长为1Grms～5Grms，验证振动工作应力极限时的步长为1Grms～5Grms。

3.如权利要求1所述一种确定飞机防滑刹车控制盒振动工作应力极限的方法，其特征在于，所述的降低试验样件振动量的步长为1Grms～5Grms。