據(jù)悉，在去年4月，SpaceX公司就曾利用獵鷹9號火箭將Dragon航天器送入太空，為國際空間站運(yùn)送物資，獵鷹9號完成任務(wù)并成功被收回。之后，經(jīng)過修復(fù)與測試重新裝載，獵鷹9號于30日第二次去往太空。

這只是SpaceX的平凡時刻

我們證明了火箭可以重復(fù)發(fā)射，對于火箭而言是很大的革命性任務(wù)

如果我們可以進(jìn)行再次回收，那么我們也可以進(jìn)行多次回收

我們終于達(dá)到了歷史上這個里程碑式的時刻

已經(jīng)沒有言語能形容我激動的心情

現(xiàn)在已經(jīng)證明了：我們一切都能做！

—————— SpaceX CEO埃隆·馬斯克 在發(fā)射及回收成功后表示

為什么美國Spacex公司認(rèn)為獵鷹9號火箭可以重新裝載再飛，會不會進(jìn)行第三次發(fā)射？

在獵鷹9號火箭發(fā)射之前，美國SpaceX在航空航天系統(tǒng)中對其進(jìn)行了反復(fù)的模擬和測試，以論證它能否再次發(fā)射，完成裝載任務(wù)。獵鷹9號火箭被第二次成功回收以后，會再被送到航空航天系統(tǒng)中進(jìn)行測試。具網(wǎng)友推算，第二次發(fā)射報價為第一次七折，第三次為六折，那么我們有理由相信在測試條件允許下，獵鷹9號火箭會再次發(fā)射。

獵鷹9號火箭在航空航天系統(tǒng)中要進(jìn)行什么測試？

在航空航天領(lǐng)域，動態(tài)（或振動）測試在航空航天系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段有著廣泛的應(yīng)用。對航空航天系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)測試的主要目的是模擬其飛行動態(tài)環(huán)境。這些環(huán)境往往非常嚴(yán)苛，如果剛開始欠于考慮，往往導(dǎo)致許多電子器件，機(jī)械結(jié)構(gòu)，光學(xué)系統(tǒng)的故障。這些高強(qiáng)度振動或噪聲常見產(chǎn)生于：汽車啟動振動及噪聲，火箭推進(jìn)器，或降落于其它星球過程中經(jīng)歷的振動和沖擊。測量這些參數(shù)的方法就是盡可能地模擬飛行環(huán)境。下圖展示了針對認(rèn)證目的而進(jìn)行的各種動態(tài)測試。

測試物品包括組件，亞合成件，主要合成件，和車輛。原型機(jī)和/或原型飛行器將經(jīng)歷開發(fā)測試，資格測試，和驗(yàn)收測試幾個階段。在每個測試階段，將會執(zhí)行：飛行測試，聲學(xué)測試，正弦測試，隨機(jī)測試，或各類復(fù)雜的復(fù)合的振動測試。一個典型的振動控制器軟件套件提供所有必須的控制測試類型（如：隨機(jī)，隨機(jī)加隨機(jī)，隨機(jī)加正弦，正弦，沖擊，時域波形復(fù)制等）。同時，其提供一款高端的動態(tài)信號分析儀及分析應(yīng)用軟件（如： 傅里葉變換分析，傳遞函數(shù)分析，模態(tài)測試或模態(tài)分析，實(shí)時階次分析，階次跟蹤分析，正弦跟蹤分析等）。美國晶鉆公司為其用戶提供以上任何類型振動和聲學(xué)相關(guān)的最優(yōu)解決方案。

美國SpaceX 在采購振動測試儀器是非常謹(jǐn)慎的，他們評估了多家設(shè)備公司，并將評估結(jié)果進(jìn)行了對比。經(jīng)過多輪的長時間的演示，最終美國晶鉆儀器公司成為供應(yīng)商之一，該公司產(chǎn)品在整體性能上符合SpaceX的要求。SpaceX公司向晶鉆公司購買多套Spider-80X高通道數(shù)振動控制系統(tǒng)的訂單。每套振動控制系統(tǒng)都附帶功能齊全的應(yīng)用軟件。并于今年二月份緊急租用十余臺超小型Spider-20動態(tài)信號分析儀用于信號采集和數(shù)據(jù)記錄。這些信號分析儀器被成功用于2月24日一次具有歷史性的火箭發(fā)射中。正是SpaceX工程師通過專業(yè)的振動測試儀器精益求精的反復(fù)測試，保證了獵鷹9號火箭的可靠性，成功的完成發(fā)射和回收任務(wù)。

如今，SpaceX公司已實(shí)現(xiàn)成功收回火箭且循環(huán)利用，未來它可以朝著更偉大的目標(biāo)前進(jìn)，比如將100萬人送上火星。在今年2月，馬斯克曾表示，將在2018年底，送兩名付費(fèi)的乘客到月球旅游。我們共同期待和見證SpaceX公司再創(chuàng)歷史吧。更加期待中國航天事業(yè)創(chuàng)造中國歷史，加油。

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CoCo-80或CoCo-90動態(tài)信號分析儀它的輸出控制有三種形式：

• 固定輸出幅值：輸出電壓是固定的;
• 開環(huán)預(yù)定模式(profile)輸出：輸出信號的頻譜要求符合預(yù)定義的頻譜形狀，無反饋控制。
• 閉環(huán)預(yù)定模式(profile)輸出：以某個輸入通道的信號為反饋，精確調(diào)整輸出信號，使其與預(yù)定義的頻譜形狀精確吻合。

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共振搜索與跟蹤駐留(RSD) (VCS-40-01)
搜索功能先通過傳遞函數(shù)來確定共振頻率，然后在實(shí)時控制過程中，跟蹤駐留測試規(guī)程將跟蹤測試每一個共振頻率.
共振頻率搜索:在一定的范圍內(nèi)依據(jù)Q值或傳遞函數(shù)幅值自動搜索共振峰.
跟蹤駐留規(guī)程:共振頻率可手動輸入或從搜索表項(xiàng)中導(dǎo)入。駐留測試一直延續(xù)到時間周期到、共振頻率超限，或幅值超限.

 
正弦多點(diǎn)控制 (VCS-40-02)
允許設(shè)置多個通道為控制通道.
多點(diǎn)控制策略: RMS加權(quán)平均或幅值加權(quán)平均

 
正弦與RSD高頻率范圍擴(kuò)展(VCS-40-03)
擴(kuò)展控制頻率范圍至4 kHz，最高到46 kHz. 根據(jù)不同設(shè)置可能要減少最高通道數(shù)及提高重疊率.

 
正弦THD計(jì)算(VCS-40-05)
該選項(xiàng)功能可計(jì)算控制信號的諧波失真度 (THD).

 
正弦與RSD測試時的長時間波形記錄(VCS-40-06)
正弦和RSD測試過程中記錄所有通道的波形數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)可以存儲在Spider或電腦上. 可以使用壓縮技術(shù)以減少存儲量.
典型的連續(xù)記錄時間:4通道~4 hours，頻率范圍2,000Hz，4 GB閃存

 
Sine 驅(qū)動限值(VCS-40-07)
限值可應(yīng)用于控制或監(jiān)測通道.，允許的限值類型為陷波(notching)限值和終止限值.限值表可以通過斷點(diǎn)的幅值和頻率進(jìn)行設(shè)置，也可以從已保存的頻譜中導(dǎo)入。最大允許的峰值加速度、速度、位移可以被計(jì)算出來.

 
步進(jìn)正弦控制(VCS-40-08)
步進(jìn)正弦通過在一定頻率范圍內(nèi)使用一系列短駐留來實(shí)現(xiàn).，其步長可按對數(shù)或線性比例來劃分.
運(yùn)行流程中的步進(jìn)正弦規(guī)程:用戶可定義頻率范圍、步長分辨率、以及每個頻率的駐留時間或周期

 
Sine與RSD測試的低頻擴(kuò)展(VCS-40-09)
可擴(kuò)展頻率范圍下限從2Hz~0.1Hz.

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多數(shù)測量使用單軸振動臺對結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵。一些復(fù)雜的測試則需要多個振動臺。在多個激振器的情況下，控制系統(tǒng)將包含MIMO（多輸入/多輸出）跨通道計(jì)算。多激振控制所使用的技術(shù)比單軸控制器要復(fù)雜的多。目前，EDM只支持單軸控制。

控制信號是指測試件上一個或多個傳感器測量到的信號。如果控制信號偏離了規(guī)定的測試范圍，那么可以對驅(qū)動信號做調(diào)整，使控制信號收斂于所需的范圍。該控制系統(tǒng)連續(xù)、實(shí)時糾正振動臺動態(tài)特性，測試件同時保持連續(xù)的反饋。當(dāng)獨(dú)立于PC系統(tǒng)的專用處理器用于控制回路，試驗(yàn)的安全性將被增強(qiáng)。

下面的方塊圖展示了閉環(huán)控制流程。加速度傳感器被用來測量測試件響應(yīng)，提供控制信號

圖41：硬件連接圖

隨機(jī)控制能夠連續(xù)輸出一個寬帶的，隨機(jī)的驅(qū)動信號，因此控制信號的功率譜密度應(yīng)符合給定的頻率范圍。

正弦控制可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的計(jì)劃連續(xù)的輸出變換頻率的正弦曲線信號。幅值調(diào)整使控制信號在給定頻率范圍內(nèi)保持一個有效值。

經(jīng)典沖擊控制定義了其所需的時域參考譜。參考譜定義了短時間沖擊信號的形狀和幅值。沖擊響應(yīng)譜（SRS），對沖擊信號在頻域范圍做了規(guī)定。路譜仿真控制則定義一長時間信號作為其所需的參考譜。

正弦加隨機(jī)或者隨機(jī)加隨機(jī)，也叫做混合模式控制，將隨機(jī)控制與另一個正弦或隨機(jī)控制模式相結(jié)合，因此他們的測試設(shè)置更復(fù)雜。

市場上多數(shù)的控制器具備隨機(jī)和正弦控制功能。大約50%要求有經(jīng)典沖擊控制。而混合模式、SRS、瞬態(tài)過程和路譜仿真被用在專門的應(yīng)用場合。

即使只有一個激勵源，也有必要在不同的點(diǎn)放置多個傳感器作為控制回路的輸入信號。這些測量點(diǎn)有多種用途，如下所示：

圖42：控制器連接

當(dāng)多個輸入通道作為控制通道時，用戶將要選擇控制策略，如平均、最大或最小。例如，平均策略將所有的測量通道作為控制通道，并在頻域用不同的加權(quán)因子來平均期影響。

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正弦振動在任意一瞬間只包含一種頻率的振動，而隨機(jī)振動在任意一瞬間包含頻譜范圍內(nèi)的各種頻率的振動，這些頻率能量的大小按照規(guī)定的譜圖分布。

由于隨機(jī)振動包涵頻譜內(nèi)所有的頻率，所以樣品上的共振點(diǎn)會同時激發(fā)并可能相互影響，所以試驗(yàn)比同量級的
正弦試驗(yàn)嚴(yán)酷。理論上，隨機(jī)振動加速度的峰值可能是其總均方根值的任意倍，但在實(shí)現(xiàn)中不可能，一般標(biāo)準(zhǔn)要求其峰值不得少于
總均方根值的3倍。

對于正弦振動?? 峰值＝1.4倍的有效值? ?? 對于隨機(jī)振動?? 峰值＝3倍的有效值

正弦振動實(shí)驗(yàn)有三種程序：共振搜索、正弦掃描、與共振駐留。其中共振搜索與共振駐留以測試結(jié)構(gòu)以外在振動環(huán)境有共振頻率時的強(qiáng)度，正弦掃描則是考慮共振頻率以外的振動環(huán)境能量對產(chǎn)品的影響。

正弦振動的振動在于找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)或包裝設(shè)計(jì)的脆弱點(diǎn), 看在哪一個具體的頻率點(diǎn)響應(yīng)最大. 就是所謂的共振點(diǎn). (Resonant Frequency, Natural Frequency). 找到共振點(diǎn)后在該共振點(diǎn)作駐留測試.(10 min. dwell or more), 確定產(chǎn)品能否承受共振帶來的影響. 在做package design的時候, 要盡量避開該頻率點(diǎn)。隨機(jī)振動來驗(yàn)證產(chǎn)品的耐振能力。

一般而言，正弦振動以解決結(jié)構(gòu)局部耐振能力（以受力Force為主），因?yàn)樗且粋€頻率一個頻率的處理振動問題；隨機(jī)振動則結(jié)構(gòu)整體（Globle）耐振能力（以能量Energy為主），從整個頻率范圍的總振動能力處理振動問題。在應(yīng)用上，若是在設(shè)計(jì)初期為了尋找設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性（如自然頻率、阻尼系數(shù)等）正弦振動可以有較好的結(jié)果，但是從驗(yàn)證產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用時的耐振能力而言，隨機(jī)振動是比較接近現(xiàn)實(shí)實(shí)際的振動情況。一般只有在隨機(jī)振動時才會有激發(fā)出多個共振頻率的可能性。

選擇正弦或隨機(jī)，要看試驗(yàn)者主要目的。正弦更多的是用在工程分析，隨機(jī)大都用在實(shí)際的運(yùn)輸試驗(yàn)。 還有任意一個物體是有無數(shù)個共振點(diǎn)，在振動試驗(yàn)里我們主要在乎低頻段的共振點(diǎn)。而高頻部分考慮的不太多。一般結(jié)構(gòu)對于振動力源的反應(yīng)有一定的時間，低頻反應(yīng)慢，高頻反應(yīng)快，所以正弦掃描時采用對數(shù)掃描率，太快結(jié)構(gòu)未能及時反應(yīng)，信號微弱無法辨識，當(dāng)然太慢也就無意義，浪費(fèi)時間。

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