要了解在可聽頻率范圍內(nèi)由不同的（有時是音調(diào)的）振動源引入機身的振動傳遞路徑是一項復(fù)雜的任務(wù)。飛機的機身采用網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)建造，縱向縱梁和周向框架將蒙皮層保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。這為振動能量傳播的可能路徑創(chuàng)建了一個網(wǎng)格。

為了更好地了解這個問題并測試可能的解決方案，德國航空航天中心（DLR）與達索航空合作，于2022年3月對一架研究飛機進行了大規(guī)模的振動聲學(xué)測量活動。該飛機是由DLR擁有的達索獵鷹2000LX，稱為ISTAR，是In-Flight Systems & Technology Airborne Research的首字母縮寫。ISTAR配備兩個后置發(fā)動機。識別源自這些發(fā)動機的振動傳遞到客艙是本項目的目標之一。為了在使用實驗結(jié)構(gòu)強度（STI）估計進行振動傳遞路徑分析時獲得良好的結(jié)果，高密度的傳感器網(wǎng)格是必要的。事實上，網(wǎng)格密度越高越好。

為了使用有限數(shù)量的傳感器實現(xiàn)最大數(shù)量的測量位置，使用了劃行網(wǎng)格（rowing grid）方法。此過程將平面網(wǎng)格細分為順序測量的子網(wǎng)格。結(jié)果隨后被合并到一個完整的數(shù)據(jù)集中。DLR已經(jīng)多次使用這種方法，并證明它適用于電磁振動器的可重復(fù)人工激勵。

測試活動由DLR的振動測試團隊在兩周內(nèi)進行，在機身上的1310個單獨傳感器位置測量機身結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)。額外的傳感器被部署到壓力艙壁和機艙地板上。

發(fā)動機和發(fā)動機注入的力是上述音調(diào)振動源之一。然而，由于測量系統(tǒng)通道和傳感器的可用性有限，無法同時測量具有超過1300個加速度計位置的完整詳細網(wǎng)格的整個機身結(jié)構(gòu)。在使用運行的發(fā)動機進行測量時，由于傳感器和電纜連接要求導(dǎo)致安裝時間較長，因此也不可能使用劃行網(wǎng)格方法。整個網(wǎng)格的一個特定子集用于發(fā)動機運行，重點是發(fā)動機附近的機身響應(yīng)，有限數(shù)量的傳感器分布在機身的整個長度上。

在測試期間將采集的數(shù)據(jù)處理到頻域以獲得工作變形分析，然后進一步處理以獲得STI估計。

圖文快覽

測試期間使用的傳感器配置。主要測試是使用5種配置C1到C5完成的，這些配置依次安裝和測量（圖a）。24個傳感器固定安裝在ISTAR的左側(cè)（圖b）

用于發(fā)動機測試的傳感器配置。在275個傳感器的配置下進行發(fā)動機運行。安裝需要固定每個傳感器和電纜，禁止劃行網(wǎng)格方法

所有5種配置中存在的傳感器的2σ偏差。該傳感器位于機身中部，其振幅和相位偏差代表所有固定傳感器

激勵器和發(fā)動機激勵導(dǎo)致的工作變形分析

總結(jié)和未來工作

在持續(xù)兩周的測量活動中，DLR ISTAR在1350個位置獲得了振動響應(yīng)。此外，在275個位置測量了發(fā)動機引起的振動。這些數(shù)據(jù)涵蓋了低頻到中頻范圍，并且對于有限元模型更新中的計劃工作具有足夠的質(zhì)量。此外，使用STI對能量傳遞路徑進行了首次計算。這些在低頻范圍內(nèi)并沒有顯示出很多驚喜，但這大部分是意料之中的。STI計算是可能的，并且顯示了直觀可行的能量流場，這一事實證明實驗數(shù)據(jù)具有良好的質(zhì)量和足夠的空間分辨率。

對STI的深入分析需要更多的工作，并將在不久的將來完成：所提出的分析相當(dāng)隨意地選取了74 Hz頻帶。雖然它很好地代表了較低聲學(xué)頻率范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)行為，但這完全是通過工程判斷完成的。接下來的步驟包括將ODS形狀轉(zhuǎn)換為基本ODS或POD，以獲得更寬頻帶中結(jié)構(gòu)行為的數(shù)學(xué)表示。