航空轮胎测试

航空轮胎是必须满足高质量标准的关键部件。飞机在机场跑道上滑行时，轮胎的低频振动会影响飞机的操控性，并可能导致起落架产生不期望的疲劳诱发振动(摆振)。航空轮胎的振动分析可以获取轮胎的动力学特性，确定轮胎的特征频率和定义完整的轮胎模态振型。

通过这个模型，工程师可以客观地评估他们所担心相邻组件的振动问题，因为这些问题可能会导致很严重的后果：过度振动可能会导致飞机组件过早疲劳失效。

试验装置

将完整的A320航空轮胎均匀喷上反光漆，并安装在一个由白噪声激励信号驱动的激振器上。在距离轮胎2.5m远处，由Polytec公司的三维扫描式激光测振仪PSV-500-3D系统来测量轮胎的径向、切向和轴向的振动响应。

图1 A320车轮的测量网格(由SOPEMEA集团提供，法国Velizy)

如图1所示，在轮胎和轮毂布置高测点密度，测点超过100个。由于白噪声激励的非周期性，另加载重叠66%的汉宁窗。测量的是30Hz到400Hz范围内的工作变形(ODS)，频响函数(FRF)及相干性。工作变形(ODS)从测试数据里得出。该试验数据还可导入至专门的模态分析软件，进行更完整的分析和模型验证。

测试结果

图2 航空轮胎37 Hz (a)和353 Hz (b)时的工作变形

主共振发生在37、69和353Hz处。在37Hz处，单纯出现轮胎弯曲变形(图2a)。在353 Hz处，轮毂发生弯曲振动，轮胎出现更严重的弯曲变形(图2b)。谐振频率之间的相干性降低，但在峰值附近的区域足以用于工作模态验证分析。

总结和展望

PSV-500-3D扫描式激光测振仪的设备安装简单，并具有很高的空间测点密度，有效地提高了航空轮胎的试验模态分析数据质量，无需破坏被测结构便可简单快速地获取良好的模态振型。

上述虽然只是航空振动的个案，但预示了未来航空航天业使用3-D扫描式激光测振仪来测量飞机组件的一个日益增长的趋势。