Trong hành trình khám phá không gian rộng lớn, mỗi nhiệm vụ thể hiện sự khôn ngoan và cống hiến của vô số nhà nghiên cứu.Cái có vẻ như là một vệ tinh nhỏ mang theo ước mơ của nhân loại để khám phá những điều chưa biết và mở rộng sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụTuy nhiên, hành trình lên quỹ đạo của nó đại diện cho một loại thử thách và thử nghiệm.Trong số các quy trình xác nhận quan trọng, thử nghiệm rung động là rất quan trọng để đảm bảo tàu vũ trụ có thể chịu được môi trường phóng cực đoan.
Trong quá trình phóng, tàu vũ trụ chịu đựng các yếu tố môi trường phức tạp trong đó rung động gây ra mối đe dọa đáng kể đến tính toàn vẹn cấu trúc và độ tin cậy chức năng.nhiễu loạn khí động học, và các hoạt động của các thành phần cơ học tạo ra các rung động dữ dội được truyền qua toàn bộ tàu vũ trụ.
- Thiệt hại cấu trúc:Rạn nứt, biến dạng hoặc gãy làm tổn thương sức mạnh tổng thể
- Trục trặc của thành phần:Thả lỏng hoặc hư hỏng các thiết bị điện tử, quang học hoặc hệ thống cơ khí
- Nhiệm vụ thất bại:Các sự cố hệ thống thảm khốc với hậu quả kinh tế và danh tiếng đáng kể
NASA-STD-7001 thiết lập khuôn khổ có thẩm quyền để thử nghiệm rung động của phần cứng tải trọng không gian, cung cấp các giao thức nghiêm ngặt để xác nhận an toàn và ổn định trước khi phóng.
Tiêu chuẩn của NASA thống nhất các quy trình xác minh rung động âm thanh cho phần cứng tải trọng,đặc biệt giải quyết tiếng ồn âm thanh cường độ cao trong chuyến bay truyền qua kích thích âm thanh hoặc rung động ngẫu nhiênÁp dụng cho tất cả các tải trọng được mang theo máy bay ( vệ tinh, tàu vũ trụ hoặc đài quan sát), phiên bản hiện tại của tài liệu có sẵn công khai (7001B) đã thay thế phiên bản A vào năm 2017.
Các tiêu chuẩn nhằm mục đích:
- Tiêu chuẩn hóa các quy trình xác nhận cho các môi trường rung động khác nhau trong quá trình phóng và bay
- Xác định các phương pháp thử nghiệm, mức độ, thời gian và yêu cầu phân tích dữ liệu
- Bao gồm tất cả các tải trọng được vận chuyển bởi máy bay bao gồm vệ tinh, tàu vũ trụ có phi hành đoàn, kính thiên văn vũ trụ và hệ thống thử nghiệm
NASA-STD-7001 xác định ba phương pháp xác minh chính:
- Kiểm tra trình độ:Xác minh độ bền thiết kế bằng cách sử dụng các vật phẩm giống như chuyến bay chịu các điều kiện vượt quá mức bay tối đa dự kiến (MEFL) với biên an toàn
- Kiểm tra chấp nhận:Xác nhận chất lượng sản xuất bằng cách thử nghiệm phần cứng bay ở hoặc cao hơn một chút điều kiện MEFL
- Kiểm tra bay sơ bộ:Cách tiếp cận lai kết hợp các mức độ kiểm tra trình độ với thời gian chấp nhận khi không có phần cứng trình độ chuyên dụng
Các kỹ sư rút ra Mức bay dự kiến tối đa (MEFL) từ dữ liệu được đo hoặc giả định, tạo ra đường cong mật độ quang phổ công suất phong bì (PSD) làm mịn các giá trị đỉnh.Tiêu chuẩn yêu cầu thử nghiệm ở các mức bao gồm MEFL với tỷ lệ xác suất 95%/50% cùng các yếu tố an toàn bổ sung.
Các hệ thống vòng kín thực hiện các thử nghiệm rung động ngẫu nhiên với tải trọng được gắn trên máy rung.
- Phạm vi tần số: 20-2000Hz
- Phạm vi điều khiển: ≤25Hz
- Kiểm tra ba trục (cách định hướng X, Y, Z)
- Phù hợp hồ sơ PSD thông qua bảng điểm ngắt xác định các giá trị tần số, phạm vi và độ dốc
Được thực hiện trong buồng vang vọng hoặc thiết lập thử nghiệm âm thanh trường trực tiếp (DFAT), thử nghiệm âm thanh đo mức áp suất âm thanh (SPL) trên 100Hz. Các yêu cầu bao gồm:
- Điều khiển băng tần 1/3 octave
- Ít nhất bốn micrô để thử nghiệm trường vang
- Đặt micrô cụ thể cho phần cứng dựa trên kích thước và cấu hình
Tiêu chuẩn cung cấp hướng dẫn chi tiết về:
- Các cấu hình gắn tải hữu ích mô phỏng điều kiện bay
- Kỹ thuật đinh để bảo vệ các thành phần nhạy cảm
- Lực giới hạn để ngăn chặn thiệt hại phần cứng
- Điều chỉnh tham số thử nghiệm cho các đặc điểm tải hữu ích cụ thể
Đánh giá dữ liệu toàn diện bao gồm:
- Phân tích phạm vi thời gian của kích thước rung động và tần số
- Đánh giá phạm vi tần số bao gồm PSD và các chức năng chuyển tiếp
- Phân tích phương thức để xác định cộng hưởng cấu trúc
- Đánh giá thiệt hại cho dự đoán tuổi thọ mệt mỏi
Tiêu chuẩn chứa các giải pháp thương mại hiệu quả về chi phí như kính quang phổ, miễn là chúng đáp ứng các yêu cầu xác thực nghiêm ngặt.000, các lựa chọn thay thế thương mại được kiểm tra đúng cách có thể giảm đáng kể chi phí dự án mà không ảnh hưởng đến độ tin cậy.
NASA-STD-7001 thiết lập tiêu chuẩn vàng cho xác nhận rung động tàu vũ trụ thông qua các mức thử nghiệm được hỗ trợ thống kê, các giao thức kiểm soát đa trục và phân tích dữ liệu toàn diện.Việc thực hiện nó đảm bảo độ tin cậy của tải trọng hữu ích trong khi cho phép đổi mới công nghệ và tối ưu hóa chi phí trong phát triển hệ thống không gian.