振動試驗臺在衛星飛天中的重要作用

前不久美國人埃隆馬斯克當CEO的SPACE X公司利用獵鷹重型火箭成功地將一輛特斯拉電動汽車送入太空。人們歡呼的同時，也把關注的目光聚焦到獵鷹重型火箭上。作為目前為止人類運力最強悍的運載火箭，它的成功發射是人類探索宇宙，征服太空行動的重要里程碑。讓人類看到太空研究的廣闊前景。

今天我們聊的話題也與火箭飛天有關。目前，人類的火箭發射任務并不是像埃隆馬斯克那樣將特斯拉送入太空，而是主要是將衛星送入太空，讓衛星作為通訊和研究工具為人類生活，科技，軍事服務。而在火箭飛天前，要在地面上對衛星進行大量的模擬測試。其中最重要的就是利用振動試驗臺，在地面上模擬衛星在火箭發射過程當中遇到的各種振動，對衛星的影響。考核衛星承受發射過程中載荷的能力，暴露產品在材料、工藝等制造上存在的問題。

衛星在發射過程當中主要面臨以下幾個方面的振動源的影響：

一、火箭飛行過程中的氣動噪聲，通過衛星內空氣和機械結構傳到衛星的各個部位，形成機械振動環境，也稱聲振環境，是衛星的主要振源。

二、火箭發動機工作不穩定、渦輪泵等引起的低頻振動。

三、火箭發動機點火、關機和級間分離等突發性載荷，通過火箭結構傳到衛星上并逐漸衰減瞬態振動。

衛星在發射升空時所受到的振動是以上三種振動的疊加。因此我們就要在地面上對這些振動環境進行還原。通過振動試驗臺來模擬這些振動環境，提前來發現衛星在發射過程中可能會出現的問題。

整星在地面上要用振動試驗臺做以下幾種測試：正弦振動，隨機振動，噪聲和沖擊。分別來模擬不同的振動環境。但整星力學試驗通常不是按上述正弦振動，隨機振動和噪聲測試的條件來進行，主要原因是噪聲和隨機條件具有部分重疊性，既做噪聲又做隨機，一方面會對衛星造成不必要的積累疲勞，另一方面也會增加試驗成本。因此，對于一顆衛星，有必要對兩種差異進行分析，然后確定整星力學試驗項目的選取和試驗條件的剪裁，實現力學試驗的最優化。

整星在地面的時候，通過設計的一系列條件，用振動試驗臺來做相應的試驗，來模擬火箭發射環境，提前發現振動對衛星的影響，進而改進設計，完善保障體系，提高衛星發射的可靠性。