CN105519261B - 一种强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法，该方法包括：轻气炮系统，弹丸，机载数据记录仪，存储式加速度传感器，弹簧单元，计算机系统。被测机载数据记录仪安装在弹丸内，同时被测机载数据记录仪内安装有存储式加速度传感器，弹簧单元固定在轻气炮导轨上，将弹丸安装在轻气炮发射时的位置，打开轻气炮发射控制阀，将弹丸发射，弹丸出炮口后与弹簧单元产生碰撞；调节弹簧刚度及弹丸质量，可以得到所需要的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形宽度，调节弹丸的速度，可以得到所需要的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形的幅值。本发明对各类机载事故记录仪的性能测试具有重要意义，适用范围广，操作方便，节约人力、物力、财力。<pb pnum="1" />

Description

一种强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法

技术领域

本发明属于强冲击试验测试技术领域，更具体地说，本发明涉及一种强冲击试验半正弦加速度脉冲波形方法产生。

技术背景

各种航空机载事故记录仪在正式装机前或事后分析中都需要按照飞行参数记录仪器坠毁幸存环境试验大纲中的冲击试验规范进行实验数据考核。航空机载事故记录仪的强冲击试验规程要求为：冲击加速度幅值为3400g，脉冲持续时间为6.5ms，波形为半正弦波。

目前，对各类航空机载事故记录仪的强冲击试验是以能量相当的双峰波形进行试验。其程序如下：开始试验时，首先准备好气源，按照轻气炮的操作程序进行；在模拟件上安装好加速度传感器；将模拟件放置到规定的位置；将信号引出线固定好并连接好测试系统；以信号估算为基础设置好缓冲段，给回收缓冲汽缸内充入气压，气压值为0.2MPa左右。该试验方法是利用高压气体推动弹丸沿发射管高速撞击由多层毡垫和空气柱组成的缓冲材料，缓冲材料再推动模拟件(或试件)。通过调整高压气体压力、毡垫数量、空气柱长度和空气柱压力等参数来使得模拟件(或试件)获得设定的加速度峰值和脉冲宽度，并用数值积分的方法计算出模拟件(或试件)在冲击过程中获得的速度。上述现有试验方法主要存在各次试验的波形一致性差，冲击加速度幅值与脉冲持续时间无法准确控制而且不能同时达到试验所要求的技术指标，操作繁琐等问题和缺陷。

在现有国内外相关文献中，尚未有关强冲击试验半正弦加速度脉冲波形方法产生的报道。因此，在航空机载事故记录仪设计、研制中，急需一种波形、能量可控的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形的产生方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，发明一种强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法。

本发明的目的是通过下述的方法实现的。

一种用于强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法，它包括下列步骤：

(1)本发明所述的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法，包括轻气炮系统，弹丸，机载数据记录仪，存储式加速度传感器，弹簧单元，计算机系统；

(2)本发明所述的轻气炮系统，是一种可以通过调节压力室注气压力控制发射弹丸速度的发射装置，用于产生所需要的弹丸速度；主要由身管，压力室和控制台组成，所述的身管是弹丸运动的导体，所述的压力室是使弹丸产生运动的动力源，所述的控制台可以根据需求进行弹丸运动速度的设定与控制；

(3)本发明所述的弹丸，是用于固定机载事故记录仪的装置，弹丸的外径略小于轻气炮身管的内径，弹丸的长度根据机载数据记录仪的外形尺寸来确定；

(4)本发明所述的机载事故记录仪，是用于测试的试验样品；

(5)本发明所述的存储式加速度传感器，被固定在机载事故记录仪上，是用于测量和存储机载事故记录仪试验样品碰撞弹簧单元时所产生的加速度数值的系统；

(6)本发明所述的弹簧单元，弹簧单元固定在轻气炮导轨上，是用于产生强冲击试验半正弦加速度脉冲波形信号的装置；

(7)用本发明所述的计算机数据处理系统，通过本发明的存储式加速度传感器系统获得测试的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形信号，从而得到强冲击试验冲击加速度幅值，脉冲持续时间和波形形状。

本发明的有益效果体现在以下二方面：

(1)本发明与传统双峰波形法相比，可以获得完整的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形。

(2)本发明测量方法中测量装置可以多次重复利用。

附图说明

图1是本发明强冲击试验半正弦加速度脉冲产生方法原理图。

图2是本发明弹丸结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

本发明测试装置包括，轻气炮3系统，弹丸2，机载事故记录仪5，存储式加速度测试采集系统6，弹簧单元4和计算机数据处理系统。

如本发明的图1、图2所示，当试验测试时，首先将存储式加速度传感器系统6固定在机载事故记录仪5上，然后将机载事故记录仪5固定在弹丸2内，将弹丸2装填于轻气炮3发射时的初始位置，按照所需要的试验条件和目的，调节轻气炮3压力室1的注气压力，打开轻气炮3发射控制阀，将弹丸2发射，弹丸2与固定在轻气炮3导轨上弹簧单元4产生碰撞，弹丸2与弹簧单元4作用时，其运动方程为：

$m\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{x}\left(t\right)+kx\left(t\right)=0---\left(1\right)$

或者写成： $\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{x}\left(t\right)+{\mathrm{\&omega;}}^{2}x\left(t\right)=0---\left(2\right)$

其中：ω²＝k/m

由振动理论知，方程(2)的一般解可写成：

x(t)＝C₁cosωt+C₂sinωt

t＝0时，x(0)＝0x(0)＝v_O

所以x(t)＝v_Osinωt

$\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{x}\left(t\right)=-v_0{\mathrm{\&omega;}}^{2}sin\mathrm{\&omega;}t$

上述公式中：m为弹丸和机载事故记录仪以及存储式加速度传感器系统的总质量，x(t)为弹簧位移，为弹丸和机载事故记录仪以及存储式加速度传感器系统的加速度，k为弹簧元件刚度，ω为振动频率，v_O为弹丸速度，C₁、C₂为系数。

根据被试验机载事故记录仪5所需要的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形的幅值和频率，调节弹丸2的质量、碰撞速度，以及弹簧单元4刚度，可以获得强冲击试验半正弦加速度脉冲波形。

以上详细描述了本发明的强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法，以及其依据的原理和所采用的设备。

Claims (1)

1.一种强冲击试验半正弦加速度脉冲波形产生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：根据被测机载数据记录仪[5]的形状，选择适当弹丸[2]，将被测机载数据记录仪[5]安装在弹丸[2]内，同时将存储式加速度传感器[6]安装在被测机载数据记录仪[5]内；将弹簧单元[4]固定在轻气炮[3]导轨上，将弹丸[2]安装在轻气炮[3]发射时的位置；打开轻气炮[3]发射控制阀，将弹丸[2]发射；弹丸[2]出炮口后，以一定的运动速度与弹簧单元[4]产生碰撞，调节弹簧单元[4]刚度及弹丸[2]质量，可以得到所需要的半正弦加速度脉冲波形宽度，调节弹丸[2]的速度，可以得到所需要的半正弦加速度脉冲波形的幅值。