用模擬試驗的方法檢驗飛行器在動力學環境(衝擊、振動、雜訊等)下的功能和適應性。飛行器整機的試驗各有差異。航天器的動力學環境是航天器在運輸、裝卸、起落、飛行、發射、分離、變軌、返回等過程中由環境誘導而產生的。它不是模擬某一特定時刻航天器所經歷的實際衝擊、振動歷程,而是對環境回應資料進行統計分析和包絡而取得試驗規範,作為環境試驗的重要依據。

  衝擊環境主要是由點火、關機、分離、解鎖等火工品工作引起的,稱為爆炸衝擊。太陽電池翼的的展開、重力梯度桿和天線的伸展也會產生沖擊。航天器在返回、著陸、著水時雖有降落傘等減速並采取各種緩沖措施,沖擊仍較嚴重。沖擊頻響很寬,上限達20千赫,沖擊源附近的過載響應高達10000g,作用時間以毫秒計,沖擊響應隨時間、距離的增大而衰減很快。在試驗室常用趺落式或撞擊式沖擊臺進行沖擊模擬試驗,所模擬的沖擊譜在低頻段偏於保守。爆炸沖擊產生振蕩衰減型沖擊響應與單脈沖沖擊不同,用真實火工品模擬(如爆炸螺栓模擬分離解鎖等)效果較好。還可以在試驗室用振動臺模擬沖擊譜的合成或瞬態波形的復現,但技術難度大,費用高。

  振動環境主要來自發動機噪聲、氣動噪聲、發動機推力脈動等。結構傳遞的振動頻率一般在500赫以下,空氣傳遞的振動頻率為10赫~10千赫,都是寬頻帶隨機振動,振動響應大小取決於結構的動特性,一般在100g以內。模擬振動的主要設備是振動臺,配以水平滑臺可實現三個方面的振動。振動臺分為機械式、電磁式和電液式三種。機械式適用於100赫以下的振動試驗,電磁式適用於5~3000赫的振動試驗,電液式適用於極低頻到300赫以下的振動試驗。振動試驗分單頻共振試驗、正弦掃頻試驗和隨機振動試驗。單頻共振試驗用於強度考核。正弦掃頻試驗因簡單、經濟而被廣泛用作隨機振動的等效試驗。70年代模擬比較真實的隨機振動試驗技術有瞭很大的發展。

  聲學激振試驗廣泛應用於大型航天器,總聲壓級可達150~157分貝。對於面積/重量比大的部件,如太陽電池翼和拋物面天線需要進行聲振試驗(體積小、結構緊湊的航天器可用隨機振動代替聲振試驗)。把航天器按發射狀態的邊界條件放在聲學混響室內,用高聲強的氣動揚聲器激勵達到要求的聲強和聲譜;也可以把航天器置於特殊形狀多聲道的行波塔內,模擬高聲強氣動噪聲。中國試驗通信衛星采用這種方法進行聲振試驗。

衛星聲振試驗

  完成動力試驗需要測量、控制和數據處理系統,如加速度(或速度、位移)傳感器、應變計、拾音器、信號調節器、頻譜分析和合成儀、電平記錄儀、示波器和計算機等。80年代振動試驗廣泛采用正弦帶谷掃頻、多點平均控制、數控隨機振動等新方法,引入瞭試驗裁剪、應力篩選等新概念,使可靠性試驗和環境試驗結合起來。電子技術的進步,使試驗設備向著以小型、微型計算機為主體的數字控制、多功能、多終端、實時數據處理系統方向發展。先進的振動試驗系統已能作正弦、隨機和瞬態沖擊等多種試驗,還能兼作振動數據處理和模態分析。