直升机载空地导弹挂飞寿命试验技术研究

刘旭琳,周金林，李玉玲

（中国兵器第三研究院 西安 710065）

直升机载空地导弹挂飞寿命试验技术研究

刘旭琳,周金林，李玉玲

（中国兵器第三研究院 西安 710065）

本文主要对直升机载空地导弹挂飞阶段的可靠性指标进行了研究，确定了挂飞寿命考核的试验方法和试验步骤，对不同试验方案进行了对比，开展了整弹的挂飞寿命摸底试验，对直升机载设备的挂飞寿命考核具有借鉴意义。

挂飞寿命；耐久性振动；疲劳公式

引言

近年来，随着武器装备的迅速发展，直升机载空地导弹在其寿命周期内经历的环境和任务越来越复杂，导弹不再是挂装一次就直接发射，而是会有许多挂机值班巡航等情况存在。这就对直升机载导弹提出了挂飞寿命的要求。在挂飞过程中，振动又是影响挂飞寿命的重要因素，因此，本文将从挂飞振动的条件、步骤、方法等方面展开论述。

1 挂飞阶段指标

寿命是指产品使用到无论从技术上还是经济上考虑都不宜再使用，而必须大修或报废时的时间。对于直升机载导弹来说，挂飞阶段的寿命就是直升机挂装导弹飞行的最长时间。美国是导弹技术比较先进的国家，美国麻雀-7E空空导弹就有挂飞寿命300 h的指标要求。近年来国内的一些型号项目也越来越重视挂飞寿命的确定和考核。

挂飞寿命指标验证方法有试验验证和分析验证两类。由于试验验证能提供较高的置信度，因此在有条件的情况下，应尽量采用试验验证方法。分析验证可用于一些难以进行试验验证、试验费用较高、验证周期长、样本量小的产品。

挂飞寿命的试验验证方法主要有试验室试验和现场试验。试验室试验可以利用试验设备模拟直升机载空地导弹的挂飞环境，给出等效振动试验条件和时间。现场试验是指在研制阶段和使用阶段，广泛收集导弹在作战、训练和演习等真实使用环境下的挂飞时间数据，对产品的挂飞指标进行评定。本文重点研究试验室试验的相关内容。

直升机载空地导弹在挂飞过程中，挂飞振动是一个很主要诱发动力环境。由于振动强度大，挂装次数多，对空地导弹的结构和性能影响极大，在一定程度上决定了空地导弹的挂飞寿命[1]。因此通过挂飞振动试验来考核导弹的挂飞寿命是合理和有效的。直升机载导弹的挂飞振动包含功能性振动和耐久性振动。导弹在功能性振动条件下，应该正常工作；在耐久性振动的条件下，结构不应发生破坏。导弹的挂飞寿命可以通过振动台模拟挂飞使用过程中的振动和冲击环境条件，最终达到考核效果。

2 挂飞振动试验

2．1 试验方案

对于导弹这一类不可修产品来说，挂飞寿命振动就是挂飞的耐久性振动。关于耐久性振动，GJB 150[3]和GJB 150A[4]中都没有明确的定义。GJB 150A的附录B部分只介绍了试验的传统方法和推荐方法。通过查阅相关资料，耐久性试验的目的是明确产品的疲劳损伤，证明装备不会到达疲劳极限。疲劳极限考验了装备对周期应力的承受能力，故本文认为完成耐久性振动试验即可等效于相应的使用寿命。

在GJB150.16中指出，功能性试验持续时间为每轴向1 h，对于直升机载设备来说，如果设备寿命为500飞行小时，则耐久性试验的试验量值应为功能性试验量值的1.6倍，试验持续时间为每轴向2.5 h。

而GJB 150A.16中指出，如果振动暴露量级是从图C.10、图C.11、表C.4和表C.4.1获得的，则沿三个正交轴的每个轴向试验时间取4h，总试验时间为12 h。相当于2 500 h的使用寿命。

仅仅从文字上面看，新标准GJB 150A比GJB 150宽松了很多，每轴向只是多振动了1.5 h，使用寿命就从500 h变成了2 500 h。但实际上GJB 150的振动试验标准等效采用了MIL-STD-810D，GJB 150A的振动标准等效采用的是MIL-STD-810F[5]，通过查阅两个版本的美军标，我们发现，在耐久性振动部分，两个标准并没有大的改变。美军标给出的经验公式也是积累了大量测试数据后的结果。所以GJB 150A并不是把耐久性振动的试验条件放宽松了，而是GJB 150A中只是明确了振动时间和等效寿命，并没有明确振动的量值，耐久性振动的试验量值应该是功能性振动量值的多少倍才能有振动4 h等效2 500 h寿命的等效关系。

直升机上装备的振动暴露量值应该根据外场测试的数据导出，如果没有测试数据，可以根据GJB 150.16A中的图C.10、图C.11、表C.4和表C.4.1获得实际的振动试验量值。这些振动试验量值是各种潜在恶劣工况的包络。但这只是功能性振动的试验量值，若转换为耐久性振动的试验量值，就需要通过疲劳关系进行转化。相关文献指出[2]，直升机载设备一个飞行小时其严重振动时间为2分钟，喷气式战斗机也相类似。根据预期可能的飞行小时时间，就可以确定功能性振动试验持续的时间。

GJB 150A中规定，从图C.10、图C.11、表C.4和表C.4.1获得的振动试验量值，三个正交轴每轴向试验时间4 h，总试验时间12 h，相当于2 500 h的使用寿命。这意味着500飞行小时相当于试验为0.8 h，功能性振动量值试验需要做，500×2=1 000 min即16.7 h，根据疲劳公式就有公式1的等效关系：

可得：W耐= 2.137 5 W攻。

同理，正弦振动的部分等效关系为W耐=1.66 W攻。

即针对直升机载设备而言，随机振动部分为军标（或实测）给出量值的2.14倍，正弦振动部分为军标（或实测）所给出的1.66倍时，每轴向做4h试验，才相当于设备使用寿命的2 500 h[2]。因此，GJB 150和GJB 150A在耐久性振动部分的要求，实际上是一致的，试验量值和条件并没有放松。

本文分别按功能性振动量值、功能性振动量值1.6倍、功能性振动2.14倍进行耐久性试验，振动试验的有效值见表1。

由表1可以看出，当按功能性振动的1.6倍振动时，振动总有效值比功能性振动放大了1.30倍，当按功能性振动的2.14倍振动时，振动总有效值比功能性振动放大了1.53倍，基于安全性考虑，建议在实际操作中与GJB 150的实施方法进行结合。根据疲劳公式，当耐久性振动的量值等于功能性振动的1.6倍时，针对直升飞机载设备就有如表2的振动时间转换关系。

表1 耐久性振动试验有效值对比表

表2 直升机载设备振动时间转换表

2．2 试验步骤

功能试验是为检验装备暴露在最恶劣的环境条件下能否正常工作。并且明确规定，应该在试验的前、中、后全面检测试件功能。试验量级通常为最大使用量级。试验时间为足够完成装备检测或一小时，取其中较长者。在制定直升机载设备的耐久性试验条件时，应先进行半小时的功能性试验，接着进行耐久性试验，最后再进行半小时的耐久性试验。这样的试验步骤，才能全面考核直升机载武器装备的挂飞寿命。

要注意的一点是，直升机振动环境的特点是在宽带随机上叠加了很强的振动峰值。振动量值和谱型对于不同的直升机的类型变化很大，应尽量通过实测来获得这些数据。

3 结论

直升机载空地导弹应该结合其寿命剖面和任务剖面的特点，在挂飞阶段提出相应的寿命指标，该指标可以通过挂飞的耐久性振动试验来考核，本文给出的试验条件有较高的可操作性，对后续直升机载产品的耐久性振动试验考核具有借鉴意义。

[1]郭强岭,李立名．空空导弹挂飞振动试验条件探讨[J].航空兵器,2003(6):21-23．

[2]施荣明.军用装备实验室环境试验方法第16部分：振动试验宣贯教材[D].中国人民解放军总装备部, 2009.

[3] GJB 150A军用装备实验室环境试验方法[S].中国人民解放军总装备部, 2009.

[4] GJB150 军用设备环境试验方法[S].国防科学技术工业委员会, 1986.

[5] MIL-STD-810F, MILITARY STANDARD ENVIRONMENTAL TEST METHODS FOR AEROSPACE AND GROUND EQUIPMENT [S].美国国防部.

Research on Testing Technology for Airborne Air-to-ground MissileHanging Flight Lifespan

LIU Xu-lin，ZHOU Jin-lin，LI Yu-ling
(The Third Academy of China Ordnance, Xi'an 710065)

This paper mainly researched the reliability guide lines of airborne air-to-ground missile during the hanging flight process and confirmed the testing methods and procedures for longevity tests.Through comparing different experimental schemes, the experiments with the whole air-to-ground missile system are carried out,which is primarily important to the longevity tests.

hanging flight lifespan;wear vibration;fatigue formula

TJ76

A

1004-7204(2017)04-0074-03

刘旭琳（1983- ），女，高级工程师，博士，主要从事空地导弹武器系统可靠性指标论证及寿命相关研究。