航空輪胎是必須滿足高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵部件。飛機(jī)在機(jī)場跑道上滑行時(shí)，輪胎的低頻振動會影響飛機(jī)的操控性，并可能導(dǎo)致起落架產(chǎn)生不期望的疲勞誘發(fā)振動(擺振)。航空輪胎的振動分析可以獲取輪胎的動力學(xué)特性，確定輪胎的特征頻率和定義完整的輪胎模態(tài)振型。
通過這個(gè)模型，工程師可以客觀地評估他們所擔(dān)心相鄰組件的振動問題，因?yàn)檫@些問題可能會導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果：過度振動可能會導(dǎo)致飛機(jī)組件過早疲勞失效。
試驗(yàn)裝置
將完整的A320航空輪胎均勻噴上反光漆，并安裝在一個(gè)由白噪聲激勵信號驅(qū)動的激振器上。在距離輪胎2.5m遠(yuǎn)處，由Polytec公司的三維掃描式激光測振儀PSV-500-3D系統(tǒng)來測量輪胎的徑向、切向和軸向的振動響應(yīng)。
圖1 A320車輪的測量網(wǎng)格(由SOPEMEA集團(tuán)提供，法國Velizy)
如圖1所示，在輪胎和輪轂布置高測點(diǎn)密度，測點(diǎn)超過100個(gè)。由于白噪聲激勵的非周期性，另加載重疊66%的漢寧窗。測量的是30Hz到400Hz范圍內(nèi)的工作變形(ODS)，頻響函數(shù)(FRF)及相干性。工作變形(ODS)從測試數(shù)據(jù)里得出。該試驗(yàn)數(shù)據(jù)還可導(dǎo)入至專門的模態(tài)分析軟件，進(jìn)行更完整的分析和模型驗(yàn)證。
測試結(jié)果
圖2 航空輪胎37 Hz (a)和353 Hz (b)時(shí)的工作變形
主共振發(fā)生在37、69和353Hz處。在37Hz處，單純出現(xiàn)輪胎彎曲變形(圖2a)。在353 Hz處，輪轂發(fā)生彎曲振動，輪胎出現(xiàn)更嚴(yán)重的彎曲變形(圖2b)。諧振頻率之間的相干性降低，但在峰值附近的區(qū)域足以用于工作模態(tài)驗(yàn)證分析。
總結(jié)和展望
PSV-500-3D掃描式激光測振儀的設(shè)備安裝簡單，并具有很高的空間測點(diǎn)密度，有效地提高了航空輪胎的試驗(yàn)模態(tài)分析數(shù)據(jù)質(zhì)量，無需破壞被測結(jié)構(gòu)便可簡單快速地獲取良好的模態(tài)振型。
上述雖然只是航空振動的個(gè)案，但預(yù)示了未來航空航天業(yè)使用3-D掃描式激光測振儀來測量飛機(jī)組件的一個(gè)日益增長的趨勢。
