航天行業對振動試驗有特殊要求，因為入軌衛星的損傷不容易修復。對設備進行試驗是研製計畫的一個主要部分，要同時測試多個不同的參數。
通過振動試驗來驗證所製造的系統的完整性。隨機計算機功能變得更加強大，現在已經可以模擬振動或阻塞引起的不同頻率對結構的影響。不過，這種分析是在結構完好的模型上進行的，無法模擬因材料薄弱或製造缺陷而引起的回響。
航天振動試驗設備的力千差萬別，氣冷的永磁振動機產生9N的正弦力，而水冷的振動機可以有數百牛。航天行業喜歡用水冷的振動機，可以保持清潔的環境進行衛星試驗。水冷振動機的力一般在80～300kN(正弦)。儘管有這么大的力，採用多台振動機的試驗系統還是越來越常見，這是因為有效載荷的尺寸和重量增加了。一個共用平台曾連線了多達四台振動機，以便安裝有效載荷進行試驗。這樣，它們可以產生大於1000kN的力。LDS V900系列水冷振動機是航天領域事實上的標準振動機。
基本介紹
- 中文名：航天振動試驗設備
- 外文名：Aerospace vibration test equipment
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組成
振動台
振動台是產生激振的主要設備，目前太空飛行器振動試驗大多數採用電動振動台，它具有頻率範圍寬、波形失真小、容易控制，並且可實現多個振動台同步運行等優點。電動振動台主要由台體、功率放大器、整流器(靜圈的電源)和輔助冷卻系統組成。台體具有由振動台面和驅動線圈組成的運動組件，在不動的直流勵磁線圈和鐵芯形成的恆定磁場中，使驅動線圈產生交變的電磁力，從而激起振動台面的振動。功率放大器是振動台的動力源，它把來自信號源的小功率信號放大，供給驅動線圈足夠的、不失真的功率。功率放大器需要相應的輔助冷卻系統。
目前振動台的推力可達200 kN(正弦)以上，下限頻率可以低至2 Hz，如D4022LX雙振動台，是當時國際上最大的電動振動台組合，兩台振動台合成推力為2×200 kN。
水平滑台
水平滑台是太空飛行器作水平方向振動試驗用的輔助設備，是振動台系統的組成部分，其工作原理是將滑台台面支承在靜壓軸承上，平台和軸承間形成一層3～5mm的油膜。油膜壓力在2～200 MPa間。如果衛星質量很大，台面需要加強以增加剛度。
功率放大器
大規模開關式功率放大器(開關頻率達100 MHz)具有大功率、可組合、波形好、輸出阻抗高等優點，此類功放和電動台的動圈直接耦合，使電動台下限頻率低於5 Hz。
控制系統
控制系統是振動台系統的核心，其實質是自動調整輸出頻率和振幅，以實現自動控制的信號源。試驗條件只有通過控制系統才能實現。數字控制系統若為正弦掃頻振動控制，它應能以不同速率進行線形或對數掃頻；能自動進行定位移、定速度、定加速度，並能自動切換；能實現多點平均控制(極大、極小)和回響限控制。控制系統若為隨機振動控制，它能提供各種形狀的功率譜設定；大動態範圍；高均衡精度，實現多點平均(極大、極小)控制和回響限控制。目前振動控制系統都有自檢功能和完善的保護功能。
試驗夾具
試驗夾具是連線試驗件和振動台面之間的傳力部件，保證試驗件在規定的振動量級之下得到考驗。因此，試驗夾具的性能指標影響到振動試驗的真實可靠程度，需要認真對待。對試驗夾具的要求是：基頻儘量高，最好高於試驗的上限頻率，或者至少為試驗件基頻的3～5倍；夾具連線面上各點的回響要一致，以保證振動輸入的均勻性；夾具的橫向振動應儘量小；夾具與試驗件的連線狀態應儘量與實際狀態一致。
分類
電磁振動台
原理：通電線圈在恆定磁場中運動 。
特點：可模擬正弦，隨機，衝擊，衝擊回響譜，隨機加正弦等複雜模式的振動，振動模式設定靈活。配合水平滑台可分別完成三個方向振動。
優點：頻率高（典型值5~3000Hz），波形失真小。
不足：台面小，行程小，台面漏磁，抗偏載能力弱，噪聲大，環境要求高，技術複雜，維護成本高。
液壓振動台
原理：電信號轉為液壓驅動軸向運動。
特點： 同電磁振動台可模擬正弦，隨機，衝擊，衝擊回響譜，隨機加正弦等複雜模式的振動。配合水平滑台可分別完成三個方向振動。
優點：與電磁振動台相比，低頻特性好，推力大，台面大，無漏磁，抗偏載能力強，噪聲小。工作環境要求不高，可在高溫，低溫，潮濕和有害氣體環境下使用,低維護。
不足：頻率低,典型值1~500Hz,技術難度大,國產技術不可靠。
多自由度振動台
特點：可模擬正弦，隨機，衝擊，路譜等複雜模式的振動。
優點： 可同時完成1到6個方向的振動,模擬更真實的振動環境。
不足： 頻率低,典型值1~500Hz,技術難度大,國產技術不可靠，成本高。
我國航天振動試驗設備研製
在火箭發射階段，太空飛行器將經受振動、衝擊、噪聲等各種力學環境的考驗。振動台是模擬太空飛行器起飛時承受振動環境的試驗系統。
2016新年伊始，北京衛星環境工程研究所自主研製的140噸振動試驗系統順利完成驗收測試和某型號振動環境試驗，標誌著世界最大推力電動振動試驗系統研製成功。我國環境模擬試驗能力再獲新突破。
為了滿足以我國載人航天工程二期為代表的大型太空飛行器力學試驗需求，140噸振動試驗系統設計之初就立足於突破我國現有的單體振動台能力不足的瓶頸。2013年初系統開始設計建設，2015年底建成投入使用，目前是世界上推力最大的電動振動台系統，主要包括垂直振動試驗系統和水平振動試驗系統，具有完全獨立的自主智慧財產權。
垂直振動試驗系統由四個振動台、鎂合金焊接擴展台面及導向支撐系統、同步控制系統以及智慧型化健康監測系統等組成，研製中突破了四台同步激振、大尺寸鎂合金台面焊接（包絡尺寸達到4.6m×4.6m）、高精度高承載高穩定性導向支撐等多項關鍵技術，系統靜承載能力達到40噸、最大推力140噸，抗傾覆能力350KNm，系統頻率大於200Hz。
由兩個振動台組成的水平振動試驗系統採用“品”字型組合式水平滑台台面，克服了大型鎂合金台面加工製造的難題，台面尺寸達到4.65m×4.78m，同時具備單台、雙台使用模式；該系統分區最佳化布置百餘個軸承，靜承載能力超過百噸，最大推力70噸，抗傾覆能力6000KNm，系統頻率大於300Hz。整個試驗系統各項技術指標達到國際領先水平。
現場裝配調試是系統研製的關鍵環節，在5米範圍內裝配誤差要控制在0.05mm以內，局部要達到0.02mm以內。為此，項目團隊在設計階段對各個關鍵點和細節進行了反覆論證，跟產階段更是對各個部件嚴把質量關，裝配階段充分運用團隊多年來豐富的專業知識和調試經驗，使調試任務由原計畫的12個月縮短至8個月，提前完成了“第一年設計、第二年跟產、第三年調試投入使用”的既定目標。
