上面級單機(jī)正弦掃描試驗條件精細(xì)化設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及上面級單機(jī)力學(xué)環(huán)境試驗條件設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種上面級單機(jī)正弦掃描試驗條件精細(xì)化設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單機(jī)力學(xué)環(huán)境試驗條件是航天器設(shè)計、生產(chǎn)和試驗驗證的重要依據(jù)，力學(xué)環(huán)境試驗條件制定的合理性和精細(xì)程度，直接影響航天器單機(jī)的重量、經(jīng)費、研制進(jìn)度和飛行可靠性。
[0003]上面級位于火箭和航天器之間，是運載火箭最上面的一級。由于上面級多星分配器布局復(fù)雜、任務(wù)時間介于火箭和航天器之間、研制分工歸屬于運載火箭等特點，上面級的單機(jī)力學(xué)環(huán)境試驗條件制定方法不能簡單照搬運載火箭或航天器的設(shè)計模式。
[0004]單機(jī)正弦掃描試驗是單機(jī)力學(xué)環(huán)境試驗的一種，單機(jī)正弦掃描試驗條件的依據(jù)主要包括相近型號試驗數(shù)據(jù)類推、載荷耦合分析結(jié)果、系統(tǒng)級低頻振動試驗結(jié)果等，以上方法單獨使用均有一定的局限性:
[0005]系統(tǒng)級低頻振動試驗的邊界阻抗與真實飛行狀態(tài)差別較大，導(dǎo)致單機(jī)低頻振動試驗條件比較嚴(yán)酷，依據(jù)系統(tǒng)級低頻振動試驗結(jié)果制定上面級單機(jī)正弦掃描試驗條件，會使單機(jī)鑒定量級可能達(dá)到20g (g為重力加速度，常取值9.8m/s2)，這將使單機(jī)為滿足環(huán)境適應(yīng)性增重較多；
[0006]星箭載荷耦合分析結(jié)果主要適用于調(diào)整期界面低頻振動試驗條件，對于箭上(器上)單機(jī)，由于其局部建模細(xì)節(jié)難以模擬準(zhǔn)確，一般不應(yīng)用載荷耦合分析結(jié)果中單機(jī)處響應(yīng)包絡(luò)作為單機(jī)正弦掃描試驗條件；
[0007]而采用相近型號類推方式，由于推演的局限性可能導(dǎo)致部分頻段試驗條件不夠準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是按照現(xiàn)有技術(shù)中單機(jī)正弦掃描試驗條件的制定方法制定試驗條件存在試驗條件比較嚴(yán)酷、部分頻段試驗條件不夠準(zhǔn)確等問題，進(jìn)而提供一種能夠更為精細(xì)的制定試驗條件、且能夠避免環(huán)境條件設(shè)計的嚴(yán)酷性的上面級單機(jī)正弦掃描試驗條件精細(xì)化設(shè)計方法。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]上面級單機(jī)正弦掃描試驗條件精細(xì)化設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0011]SOl:在制定目標(biāo)單機(jī)的正弦掃描試驗條件所需的頻率范圍內(nèi)，給出一定間隔的頻率占.Tj >、、、 9
[0012]獲取星箭載荷耦合分析結(jié)果中不同工況下上面級/火箭界面X/Y/Z三個方向加速度沖擊響應(yīng)譜-頻率曲線，對同一方向上的所有工況下的加速度沖擊響應(yīng)譜-頻率曲線進(jìn)行最大值包絡(luò)，分別找到同一方向上的、對應(yīng)同一所述頻率點的、不同工況下的加速度沖擊響應(yīng)譜中的最大值，得到上面級/火箭界面X/Y/Z三個方向加速度沖擊響應(yīng)譜最大值-頻率曲線，分別表示為xcla、Ycla和Z& ；
[0013]獲取指定量級下上面級系統(tǒng)級正弦掃描試驗中X/Y/Z三個試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的X/Y/Z三個方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線，分別表示為:
[0014]X-Xtest，表示X試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的X方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0015]Y-Xtest，表示X試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Y方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0016]Z-Xtest，表示X試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Z方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0017]X-Ytest，表示Y試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的X方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0018]Y-Ytest，表示Y試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Y方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0019]Z-Ytest，表示Y試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Z方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0020]X-Ztest，表示Z試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的X方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0021]Y-Ztest，表示Z試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Y方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0022]Z-Ztest，表示Z試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Z方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0023]所述指定量級在0.05g?0.2g之間選擇；
[0024]S02:分別計算得到同一所述頻率點上的Xela上的加速度沖擊響應(yīng)譜最大值與x-xtest、Y-xtest、z-xtest上的加速度傳遞比幅值的乘積，并計算該乘積的指定倍數(shù)獲得計算結(jié)果，得到二條計算結(jié)果-頻率曲線Xcla-X-XtesP Xcla-Y-Xtest和U-Xtest ；
[0025]分別計算得到同一所述頻率點上的Yela上的加速度沖擊響應(yīng)譜最大值與X-Ytest、Y-Ytest> Z-Ytest上的加速度傳遞比幅值的乘積，并計算該乘積的指定倍數(shù)獲得計算結(jié)果，得到二條計算結(jié)果-頻率曲線 Ycla-X-Ytest' Ycla-Y-Ytest 和 Ycla-Z-Ytest ；
[0026]分別計算得到同一所述頻率點上的Zela上的加速度沖擊響應(yīng)譜最大值與X-Ztest、Y-Zteso Z-Ztest上的加速度傳遞比幅值的乘積，并計算該乘積的指定倍數(shù)獲得計算結(jié)果，得到二條計算結(jié)果-頻率曲線 Zcla-X-Ztest' Zcla-Y-Ztest 和 Zcla-Z-Ztest ；
[0027]所述指定倍數(shù)在1.20倍?1.40倍之間選擇，并在同一次單機(jī)正弦掃描試驗條件設(shè)計中固定；
[0028]S03:將步驟 S02 中得到 Xcla_X_Xtest、Ycla-X-Ytest> Zcla-X-Ztest 三條曲線在頻域上進(jìn)行包絡(luò)，分別找到對應(yīng)同一所述頻率點的三條曲線上所述計算結(jié)果中的最大值，得到計算結(jié)果最大值-頻率曲線作為X向試驗的頻域最大值包絡(luò)；
[0029]將步驟S02中得到Xcla-Y-Xtest、Ycla-Y-Ytest、Zcla-Y-Ztest三條曲線在頻域上進(jìn)行包絡(luò)，分別找到對應(yīng)同一所述頻率點的三條曲線上所述計算結(jié)果中的最大值，得到計算結(jié)果最大值-頻率曲線作為Y向試驗的頻域最大值包絡(luò)；
[0030]將步驟S02中得到Xcla-Z-Xtes0Ycla-Z-Ytes0 Zcla-Z-Ztest三條曲線在頻域上進(jìn)行包絡(luò)，分別找到對應(yīng)同一所述頻率點的三條曲線上所述計算結(jié)果中的最大值，得到計算結(jié)果最大值-頻率曲線作為Z向試驗的頻域最大值包絡(luò)；
[0031]S04:將得出的所述頻域最大值包絡(luò)進(jìn)行平滑處理，得到覆蓋整個所述頻域最大值包絡(luò)的目標(biāo)單機(jī)該對應(yīng)方向下的正弦掃描試驗條件。
[0032]本發(fā)明還提供另一種上面級單機(jī)正弦掃描試驗條件精細(xì)化設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0033]SOl:在制定目標(biāo)單機(jī)正弦掃描試驗條件所需的頻率范圍內(nèi)，給出一定間隔的頻率占.^ \\\ ?
[0034]獲取星箭載荷耦合分析結(jié)果中不同工況下上面級/火箭界面X/Y/Z三個方向加速度沖擊響應(yīng)譜-頻率曲線，對同一方向上的所有工況下的加速度沖擊響應(yīng)譜-頻率曲線進(jìn)行最大值包絡(luò)，分別找到同一方向上的、對應(yīng)同一所述頻率點的、不同工況下的加速度沖擊響應(yīng)譜中的最大值，得到上面級/火箭界面X/Y/Z三個方向加速度沖擊響應(yīng)譜最大值-頻率曲線，分別表示為χ&、γ&和Zcla ；
[0035]獲取指定量級下上面級系統(tǒng)級正弦掃描試驗中Χ/Υ/Ζ三個試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Χ/Υ/Ζ三個方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線，分別表示為:
[0036]X-Xtest，表示X試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的X方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0037]Y-Xtest，表示X試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Y方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0038]Z-Xtest，表示X試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Z方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0039]X-Ytest，表示Y試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的X方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0040]Y-Ytest，表示Y試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Y方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0041]Z-Ytest，表示Y試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Z方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0042]X-Ztest，表示Z試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的X方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0043]Y-Ztest，表示Z試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Y方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0044]Z-Ztest，表示Z試驗方向下目標(biāo)單機(jī)處的Z方向的加速度傳遞比幅值-頻率曲線；
[0045]所述指定量級在0.05g?0.2g之間選擇；
[0046]S02:分別計算得到同一所述頻率點上的Xela上的加速度沖擊響應(yīng)譜最大值與X-Xtest、Y-Xtest、Z-Xtest上的加速度傳遞比幅值的乘積，得到二條乘積_頻率曲線(Xcla-X-Xtest) '、(Xcla-Y-Xtest)"和 &