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航空起落架是飞机起降阶段的核心承力部件，其可靠性直接关系到飞行安全。振动与冲击是起落架服役过程中最常见的载荷类型——起飞滑跑时的跑道颠簸、着陆时的地面撞击、气流扰动带来的随机振动，都可能导致部件疲劳、松动甚至失效。因此，振动与冲击测试是起落架研发、生产及适航认证中的关键环节。本文将围绕测试的核心技术标准与实施要点展开解析，为行业从业者提供具体的技术参考。

航空起落架振动与冲击测试的核心技术标准

国际上，航空起落架振动与冲击测试多参考通用环境试验标准与航空专用标准。例如ASTM D3580-19《产品垂直线性振动试验方法》规定了振动试验的设备要求、程序及结果评估，适用于起落架部件的周期性振动测试；ISO 18436-2《旋转机械的平衡与振动测试 第2部分：机组振动测试》则为机轮、刹车等旋转部件的振动评估提供了依据。这些标准的共性是强调“模拟真实使用环境”，要求试验参数与实际工况高度匹配。

国内军用航空领域主要遵循GJB 150-2019《军用装备实验室环境试验方法》，其中第16部分（振动）和第18部分（冲击）明确了军用飞机起落架的试验条件：正弦振动的扫频速率为1 oct/min，随机振动的功率谱密度（PSD）需覆盖20-2000Hz频段，冲击试验采用半正弦波形，脉宽范围20-50ms。该标准的特点是“从严要求”，以适应军用飞机复杂的作战环境。

民用航空领域则以HB 6167-2014《民用航空起落架部件环境试验要求》为核心。该标准结合民航“高可靠性、高利用率”的特点，细化了不同部件的试验参数——例如减震支柱的随机振动RMS值为8g，机轮组件的冲击峰值加速度为30g，同时要求试验前需收集至少1000架次的实际飞行数据作为参数验证依据。此外，适航认证中还需符合CCAR-25部（运输类飞机适航标准）关于“结构抗振动与冲击”的要求。

测试对象与工况模拟的针对性设计

起落架是由多个部件组成的系统，不同部件的受力特点差异显著，需针对性选择测试对象与工况。例如减震支柱承受着陆时的垂直冲击与滑跑时的持续振动，是“冲击+振动”复合测试的重点；机轮组件需模拟旋转时的离心振动与跑道碎石的随机冲击；刹车系统则要考虑刹车时的热振动（摩擦生热导致的热应力与振动耦合）与紧急刹车的瞬间冲击。

工况模拟的关键是“还原真实载荷”。例如着陆冲击工况，需参考飞机着陆时的下沉速度（通常为1.5-3m/s）、接地角（0-5°），通过冲击试验机的跌落高度与角度调整，模拟地面反力的大小与方向；滑跑振动工况则需基于跑道粗糙度数据（如ISO 8608标准中的跑道谱），生成随机振动的PSD曲线，确保试验中的振动频率与幅值分布与实际一致。

此外，还需考虑“边界条件一致性”——试件的安装方式需与实际装机完全相同，例如用相同的螺栓、力矩固定减震支柱，用真实的机轮轴承模拟旋转约束。若安装边界与实际不符，可能导致试件的固有频率偏移，使测试结果失去参考价值。

振动测试的技术实施要点

振动测试的核心是“精准控制激励参数”。首先是振动类型的选择：正弦振动用于模拟发动机共振、螺旋桨激励等周期性载荷，需确定扫频范围（如5-2000Hz）与峰值加速度（如5g）；随机振动用于模拟跑道颠簸、气流扰动等随机载荷，需定义PSD曲线（如20Hz时0.01g²/Hz，100Hz时0.04g²/Hz，2000Hz时0.001g²/Hz）；正弦叠加随机则用于模拟“周期性激励+随机扰动”的复合工况，如发动机振动叠加气流颠簸。

传感器布置是振动测试的关键环节。需选择部件的“受力敏感点”：减震支柱的上/下接头（连接机翼与机轮）、活塞杆中部；机轮的轮轴、刹车盘；收放机构的锁钩。每个点需粘贴2-3个加速度传感器（正交布置），确保采集到X、Y、Z三个方向的振动数据。传感器的安装需采用螺钉固定或高强度粘接剂，避免测试中松动导致数据失真。

试验过程中需实时监测试件状态。例如在随机振动测试中，若发现某频率段的加速度幅值突然增大，可能是试件发生共振，需立即停止试验，分析共振原因（如固有频率与激励频率重合）；若试件出现异响、变形，需记录时间点与对应的激励参数，为后续故障分析提供依据。

冲击测试的关键控制环节

冲击测试的难点是“模拟瞬态载荷的波形与幅值”。首先是冲击波形的选择：半正弦波形用于模拟着陆冲击（载荷逐渐上升后缓慢下降），方波用于模拟紧急刹车的瞬间冲击（载荷突然施加并保持），锯齿波用于模拟收放机构的锁止冲击（载荷线性上升后突然消失）。HB 6167-2014规定，民用起落架的着陆冲击优先采用半正弦波形，脉宽30±5ms。

冲击加速度与脉宽的确定需基于实际数据。例如某型客机的着陆冲击数据显示，峰值加速度为25-35g，脉宽25-35ms，因此试验参数需设定为峰值30g、脉宽30ms，误差控制在±10%以内。若参数过严，可能导致试件过度考核；若过松，则无法验证部件的抗冲击能力。

冲击方向的控制也至关重要。起落架的冲击载荷多为多方向复合——着陆时的垂直冲击（Z轴）、滑跑刹车的水平冲击（X轴）、侧风着陆的侧向冲击（Y轴）。试验中需通过夹具调整试件的姿态，确保冲击方向与实际受力方向一致。例如模拟侧风着陆时，需将试件倾斜5-10°，施加侧向冲击载荷。

测试系统的校准与验证要求

测试系统的准确性直接影响结果的可靠性，需严格执行校准与验证流程。首先是传感器校准：加速度传感器需定期送计量机构校准（周期通常为1年），校准项目包括灵敏度、频率响应、线性度，校准证书需注明有效期。测试前需用标准加速度计对传感器进行“系统校准”——将标准传感器与测试传感器贴在同一位置，施加已知振动，对比两者的输出数据，误差需小于5%。

试验设备的验证需覆盖“激励能力”与“控制精度”。例如振动台需验证最大加速度（如100g）、频率范围（如5-3000Hz）是否符合试验要求；冲击试验机需验证波形失真度（半正弦波形的失真度需小于10%）、脉宽控制精度（±2ms以内）。若设备性能不达标，需调整或更换。

试件安装刚度的验证不可忽视。用锤击法测试安装后的试件固有频率，若固有频率比试件本身的固有频率低20%以上，说明夹具刚度不足，需加强夹具（如增加肋板、采用高强度材料），避免夹具共振影响试件的真实响应。

数据采集与分析的关键细节

数据采集的核心是“避免信息丢失”。采样率需满足Nyquist定理，即采样率至少为最高分析频率的2倍，实际中通常取5-10倍（如最高分析频率2000Hz，采样率取10000Hz）。若采样率过低，会导致高频信号混叠，无法准确反映振动或冲击的真实特征。

数据滤波需“保留有效信号，去除噪声”。采用低通滤波器，截止频率设为最高分析频率的1.5倍（如2000Hz的分析频率，截止频率设为3000Hz），避免高频噪声（如传感器电路噪声）进入数据。同时需避免过度滤波，防止有效信号被过滤。

数据分析需“聚焦关键指标”。振动测试需分析：①加速度时间历程（观察是否有异常峰值）；②功率谱密度（PSD）（判断振动能量的频率分布）；③均方根加速度（RMS）（评估振动的整体强度）。冲击测试需分析：①加速度时间历程（验证波形是否符合要求）；②冲击响应谱（SRS）（评估冲击对试件的影响程度）；③峰值加速度（判断是否超过设计限值）。例如某减震支柱的随机振动RMS值为7.8g（标准限值8g），说明符合要求；若RMS值为8.5g，则需进一步检查试件是否存在疲劳损伤。