[发明专利]用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的装置及方法

权利要求书

1.一种用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的方法，其特征在于，采用用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的装置，所述用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的装置包括：

测试支架；

承载件，所述承载件自由悬挂于所述测试支架上，用于承载待测试的航天器元器件；

冲击源，所述冲击源用于提供激光，以在所述承载件面向激光的一面产生激光冲击，所述激光冲击经由所述承载件传递至设置于所述承载件另一表面上的航天器元器件的安装位置处，使得航天器元器件产生与真实火工冲击条件下十分相近的高频振动响应，实现对航天器元器件真实火工冲击环境的模拟；

采集系统，所述采集系统与所述承载件相连，用于采集航天器元器件所处安装位置附近一点在受到所述激光冲击作用后振动响应的物理参数；

所述承载件包括基底层、设置在所述基底层面向所述激光一侧上的吸收涂层以及设置在所述吸收涂层上的透明约束层；

当所述激光透过所述透明约束层后到达所述吸收涂层，所述吸收涂层吸收所述激光的能量产生等离子体，等离子体在所述透明约束层的约束作用下吸收所述激光的剩余能量迅速膨胀，产生冲击波经由所述承载件传递至固定于所述承载件另一表面上的航天器元器件安装位置处，对航天器元器件造成振动冲击；

用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的方法包括如下步骤：

S1：将待测试的航天器元器件以粘贴的方式安装在所述承载件上规定的安装位置处；

S2：启动所述冲击源，根据实际需求对所述承载件进行一次或多次激光冲击；

S3：利用所述采集系统采集航天器元器件所处安装位置附近一点在受到所述激光冲击作用后振动响应的物理参数，确定待测试航天器元器件所承受激光冲击强度；

S4：如激光冲击强度不满足实际火工冲击环境测试要求，调整所述冲击源的输出能量及航天器元器件的安装位置；随后重复执行步骤S1至S4,使激光冲击强度最终满足航天器元器件实际火工冲击环境测试要求；

S5:对航天器元器件在所述激光冲击后的正常使用性能进行检验，从而实现对所述待测试航天器元器件的抗火工冲击能力的测试；

所述用于测试所述航天器抗火工冲击能力的方法，还包括如下步骤：

1)建立航天器元器件激光冲击有限元模型；

2)对所述航天器元器件所受激光冲击响应进行动力学数值模拟；

其中，所述对所述航天器元器件所受激光冲击响应进行动力学数值模拟包括：

分析不同条件下所述激光冲击强度随时间的变化关系，包括：

其中，P为所述冲击强度峰值，α为所述承载件对所述激光的能量吸收系数，Z为所述承载件与约束层之间的阻抗系数；I₀为入射激光能量密度。

2.根据权利要求1所述的用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的方法，其特征在于，所述物理参数包括所述航天器元器件所处安装位置附近一点在受到所述激光冲击作用后的加速度时域响应信号。

3.根据权利要求2所述的用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

对所述航天器元器件所处安装位置附近一点在受到所述激光冲击作用后的加速度时域响应信号强度进行分析，绘制冲击响应谱；

在该冲击响应谱中，以所述加速度时域响应信号的响应时域峰值作为预定频率的所述冲击响应谱的冲击响应谱幅值。

4.根据权利要求3所述的用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的方法，其特征在于，还包括如下步骤：采用相同的所述冲击源，对试验结果的可重复性及可控性进行检验。

5.根据权利要求4所述的用于测试航天器元器件抗火工冲击能力的方法，其特征在于，

采集多次测试的激光冲击加速度时域响应信号；

将所述多次测试的激光冲击加速度时域响应信号按时间序列分解为单次激光冲击加速度时域响应信号；

将所述单次激光冲击加速度时域响应信号绘制成所述冲击响应谱；

将所述冲击响应谱转换成以像素值代表冲击频率的图像。