一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112373738 A(43)申请公布日 2021.02.19

(21)申请号 202011324511.0(22)申请日 2020.11.23

(71)申请人 北京空间机电研究所

地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号

9201信箱5分箱(72)发明人 刘欢　冯蕊　贾贺　朱谦　龙龙　

廖航　房冠辉　李健　鲁媛媛　(74)专利代理机构 中国航天科技专利中心

11009

代理人 张丽娜(51)Int.Cl.

BG 7/00(2006.01)G01M 7/02(2006.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图2页

(54)发明名称

一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法(57)摘要

本发明涉及一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法，属于航天器结构产品振动试验技术领域。所述的薄壁结构作为航天器舱体的一部分，薄壁结构为一圆板，圆板厚度不大于15mm，优选15mm。该装置可实现对薄壁结构进行振动试验的同时，同步实现薄壁结构承受压差的综合加载，该装置采用气囊柔性结构作为压差条件的施加载体，能够保证与薄壁结构在试验过程中始终处于紧密贴合状态，压差条件施加均匀、稳定；同时，采用气囊柔性结构使得该装置具备了一定的通用型，适用于具有压差和振动组合工况的各种航天器薄壁类结构的振动试验；该试验方法简单、可靠，通用性强。

CN 112373738 ACN 112373738 A

权　利　要　求　书

1/2页

1.一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：该试验装置包括机械固定平台和压差加载系统；

所述的机械固定平台安装于振动试验台的安装面上，机械固定平台包括固定压板和第一固定粘扣，固定压板下端面与振动试验台的安装面通过螺栓连接，固定压板上端面与薄壁结构通过螺栓连接；第一固定粘扣粘接于固定压板上，作为与压差加载系统的安装接口；

所述的压差加载系统包括压差气囊模块和加压模块，压差气囊模块设置于机械固定平台和薄壁结构之间，用于给薄壁结构施加一个固定方向的恒定压力；加压模块与压差气囊模块连接，用于给压差气囊模块进行充气并维持压差气囊模块的内部压力保持恒定。

2.根据权利要求1所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：所述的固定压板采用45#钢制或2A12铝制材料。

3.根据权利要求1所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：所述的第一固定粘扣为尼龙材料。

4.根据权利要求1所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：所述的压差气囊模块为一气囊柔性结构，包括进气阀、排气阀、垫布、充气管、固定扣襻、气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面、上部固定粘扣、下部固定粘扣和第二固定粘扣；

所述的进气阀穿过充气管的安装孔与充气管通过胶粘剂加压为一体并通过螺母连接固定，在螺母、充气管和进气阀之间通过垫布对连接部位进行局部加强；所述的进气阀能够对压差气囊模块的充气气量进行控制，并给压差气囊模块单向充气，充气结束后高压气体无法通过进气阀排出，对压差气囊模块起反向密封功能；

所述的排气阀安装位置在进气阀的对侧，排气阀穿过充气管的安装孔与充气管通过胶粘剂加压为一体并通过螺母连接固定，在螺母、充气管和排气阀之间通过垫布对连接部位进行局部加强；所述的排气阀用于试验结束后排空压差气囊模块的气量；

所述的充气管为压差气囊模块与加压模块的连接装置，是压差气囊模块的充气接口，充气管一端与加压模块通过进气阀连接，充气管另一端与气囊侧面热合在一起，气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面热合成一个薄圆柱形的密封结构，所述的气囊上端面和气囊下端面形状均为圆片形，气囊侧面形状为片状长条形；

所述的上部固定粘扣粘接在气囊上端面外侧，作为与薄壁结构的安装接口，下部固定粘扣粘接在气囊下端面外侧，作为与机械固定平台的安装接口，第二固定粘扣粘接在薄壁结构上，作为薄壁结构与压差气囊模块的安装接口。

5.根据权利要求4所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：所述的垫布为厚度0.1mm的FST1003TPU薄膜。

6.根据权利要求4所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：所述的充气管的形状为扁管形结构，材料为210D牛津布，充气管的长度≥5m，充气管上每隔1m热合一个固定扣襻，用于固定充气管。

7.根据权利要求4所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：固定扣襻形状为20mm×50mm的矩形结构，材料为210D牛津布。

8.根据权利要求4所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面的材料均为210D牛津布气。

9.根据权利要求4所述的一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，其特征在于：所

2

CN 112373738 A

权　利　要　求　书

2/2页

述的加压模块包括高压气瓶、监测压力表、排气口和排气管路，高压气瓶出气口处外接排气管路，排气口安装在排气管路端部，与进气阀螺接，用于对压差气囊模块进行充气；排气口能够对高压气瓶的排气量进行控制，监测压力表安装在高压气瓶出气口与排气口之间，实时监测压差气囊模块的内部压力，用于对压差气囊模块的充气压力进行随动控制。

10.一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验方法，其特征在于步骤包括：步骤一，将机械固定平台固定在振动试验台的安装面上，完成机械固定平台与振动试验台的连接；

步骤二，确认高压气瓶的充其量，完成高压气瓶、排气管路、监测压力表和排气口的安装，检查并确认加压模块的安装状态；此时高压气瓶、排气口处于关闭状态，监测压力表为初始零位；

步骤三，检查压差气囊模块中气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面有无磨损，确认进气阀、排气阀、充气管、上部固定粘扣、下部固定粘扣的安装状态；此时进气阀、排气阀处于关闭状态，压差模块处于未充气状态；

步骤四，压差加载系统气密性排查：将加压模块的排气口与压差气囊模块的进气阀连接，完成压差加载系统的安装；打开排气口和进气阀，排气阀为关闭状态；最后打开高压气瓶，向压差气囊模块中充入目标压力10％的气量，关闭高压气瓶，保压5min，通过监测压力表实时关注压差加载系统的压力值，5min后如果监测压力表显示的压力在充入压力的±5％以内，则表明压差加载系统气密性良好；如果监测压力表显示的压力超出充入压力的±5％，打开排气阀排空压差加载系统的气量，并对压差加载系统的各连接环节进行逐一确认，之后重复上述步骤重新排查压差加载系统气密性，直至压差加载系统气密性满足要求；

步骤五，将压差气囊模块通过下部固定粘扣与机械固定平台的第一固定粘扣连接，完成机械固定平台和压差加载系统的安装，此时高压气瓶、排气口、进气阀、排气阀处于关闭状态，检测压力表为初始零位，压差气囊模块处于未充气状态；

步骤六，在薄壁结构上与上部固定粘扣粘接的对应位置粘贴相同数量的第二固定粘扣，将薄壁结构通过第二固定粘扣与上部固定粘扣粘接，实现与压差加载系统的安装，最后将薄壁结构与固定压板螺接在一起；

步骤七，薄壁结构加压：首先打开排气口、进气阀，排气阀处于关闭状态，检测压力表为初始零位，打开高压气瓶，向压差气囊模块中充入目标压力的气量，并通过监测压力表实时监测压力值，当压力值达到目标压力时，关闭高压气瓶，保压5min，当监测压力表显示的监测压力值处于稳定状态且在目标压力的±5％范围内时，开始振动试验；

步骤八，启动振动试验台，按照给定的振动试验条件对薄壁结构开展振动试验。

3

CN 112373738 A

说　明　书

1/6页

一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法

技术领域

[0001]本发明涉及一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法，属于航天器结构产品振动试验技术领域。所述的薄壁结构作为航天器舱体的一部分，薄壁结构为一圆板，圆板厚度不大于15mm，优选15mm。背景技术

[0002]近年来，随着航天技术的不断发展，伞降式回收着陆系统在载人航天飞行器返回舱、可重复使用返回式卫星返回舱、深空探测器、战略战术武器数据舱等各类飞行器上得到广泛应用。与伞降式回收着陆系统配套使用的一种关键部件为薄壁结构，其功能是飞行器飞行过程中保持飞行器外形完整、避免降落伞系统与高温气流接触，伞降式回收着陆系统工作时能够实现可靠分离为降落伞打开出伞通道。薄壁结构多为壁板结构，采用铝合金、蜂窝板夹芯结构、碳纤维等轻型低强度材料。

[0003]由于薄壁结构一侧暴露于飞行器外表面，一侧朝向飞行器内侧，在飞行器起飞段或者再入段，薄壁结构会出现内外侧存在压差的情况。振动试验作为衡量薄壁结构承受飞行过程中力学载荷能力的方法被广泛应用。现阶段，对薄壁结构开展振动试验时均未考虑存在压差的情况，这种试验方法仅能实现薄壁结构在单一振动试验条件下的试验工况，无法真实验证在压差+振动综合条件下的影响，对薄壁结构承受力学环境试验的性能评估存在一定的局限性。

[0004]气囊作为一种用于着陆缓冲领域的柔性结构，具有结构简单可靠、成本低廉、可重复使用、可折叠贮存、安装体积小等优点，在装备空投、无人机无损回收、新一代多用途飞船返回舱等领域得到了广泛应用。由于气囊采用柔性材料制作，充气后能够实现与不同结构表面的紧密贴合，适应性较好。

[0005]针对当前薄壁结构振动试验中无法实现压差+振动综合工况试验验证的问题，本发明将结合上述气囊结构的优点，发明一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法，可实现对薄壁结构进行压差和振动条件的综合加载，为航天器薄壁结构综合振动试验测试提供一种新的高效试验手段。

发明内容

[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法，用于对存在压差工况下的飞行器薄壁结构进行压差和振动综合工况的加载。当前薄壁结构只能进行振动条件下的单一试验，对于存在压差条件下的力学环境耐受性能只能采用数值模拟仿真，无法真实验证薄壁结构的实际工况。该装置结构简单，安装和调试方便，采用气囊柔性结构能够保证与薄壁结构的紧密贴合，压差加载精度较高。它为薄壁结构开展振动试验时施加压差复合载荷提供了一种高效的解决方案。[0007]本发明一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，该装置由机械固定平台和压差加载系统两部分组成；

4

CN 112373738 A[0008]

说　明　书

2/6页

所述机械固定平台安装于振动试验台的安装面上，包括固定压板、第一固定粘扣。

其位置关系为固定压板下端面与振动试验台的安装面通过螺栓连接，固定压板上端面与薄壁结构也是通过螺栓连接，第一固定粘扣粘接于固定压板上，作为与压差加载系统的安装接口。该固定压板采用钢制(45#)或铝制(2A12)材料，与薄壁结构的安装接口类型及数量根据薄壁结构可进行适应性设计。该第一固定粘扣为尼龙材料，第一固定粘扣的尺寸、粘接数量、粘接位置可以同压差加载系统开展适应性设计。

[0009]所述压差加载系统包括压差气囊模块和加压模块。其位置连接关系为：压差气囊模块设置于机械固定平台和薄壁结构之间，用于给薄壁结构施加一个固定方向的恒定压力；加压模块与压差气囊模块连接，给压差气囊模块进行充气并维持压差气囊模块的内部压力保持恒定。

[0010]所述压差气囊模块为由进气阀、排气阀、垫布、充气管、固定扣襻、气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面、上部固定粘扣、下部固定粘扣、第二固定粘扣组成的气囊柔性结构。所述进气阀为市购件，进气阀穿过充气管的安装孔与充气管通过胶粘剂加压为一体并通过螺母连接固定，在螺母、充气管和进气阀之间通过垫布对连接部位进行局部加强；所述进气阀能够对压差气囊模块的充气气量进行控制，并给压差气囊模块单向充气，充气结束后高压气体无法通过进气阀排出，对压差气囊模块起反向密封功能；所述排气阀也是市购件，安装位置在进气阀的对侧，排气阀穿过充气管的安装孔与充气管通过胶粘剂加压为一体并通过螺母连接固定，在螺母、充气管和排气阀之间通过垫布对连接部位进行局部加强；所述排气阀用于试验结束后排空压差气囊模块的气量；所述垫布为厚度0.1mm的FST1003TPU薄膜；所述充气管为压差气囊模块与加压模块的连接装置，是压差气囊模块的充气接口，一端与加压模块通过进气阀连接，另一端与气囊侧面热合在一起，该充气管的形状为扁管形结构，材料为210D牛津布，为了保证压差气囊模块与加压模块具有足够的安全距离，充气管的长度一般≥5m；充气管上每隔1m热合一个固定扣襻，用于固定充气管，目的是为了防止充气管在充气后产生摔打，固定扣襻形状为20mm×50mm的矩形结构，材料为210D牛津布；气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面热合成一个薄圆柱形的密封结构，共同组成压差气囊模块的核心模块；所述气囊上端面和所述气囊下端面形状均为圆片形；所述气囊侧面形状为片状长条形；所述气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面的材料均为210D牛津布；所述气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面的尺寸可以同薄壁结构的具体形状开展适应性设计；所述上部固定粘扣粘接在气囊上端面外侧，作为与薄壁结构的安装接口，上部固定粘扣为尼龙材料，上部固定粘扣的尺寸、粘接数量、粘接位置可以同薄壁结构的具体形状开展适应性设计；所述下部固定粘扣粘接在气囊下端面外侧，作为与机械固定平台的安装接口，与所述第一固定粘扣对应安装，下部固定粘扣为尼龙材料，下部固定粘扣的尺寸、粘接数量、粘接位置与所述第一固定粘扣对应；所述第二固定粘扣粘接在薄壁结构上，作为薄壁结构与压差气囊模块的安装接口，与所述上部固定粘扣对应安装，第二固定粘扣为尼龙材料，第二固定粘扣的尺寸、粘接数量、粘接位置与上部固定粘扣对应。[0011]所述加压模块包括高压气瓶、监测压力表、排气口、排气管路，均为市购产品。其位置连接关系为：高压气瓶出气口处外接排气管路，排气口安装在排气管路端部，与进气阀螺接，用于对压差气囊模块进行充气；所述排气口能够对高压气瓶的排气量进行控制，避免高压气瓶排气时的过冲对压差气囊模块造成损伤；监测压力表安装在高压气瓶出气口与排气

5

CN 112373738 A

说　明　书

3/6页

口之间，实时监测压差气囊模块的内部压力，用于对压差气囊模块的充气压力进行随动控制。

[0012]其中，固定压板的数量是1套，第一固定粘扣的数量需要进行设计。[0013]其中，进气阀的数量是1套；垫布的数量是2套；充气管的数量是1套；固定扣襻的数量由充气管的长度决定；气囊上端面的数量是1套；气囊下端面的数量是1套；气囊侧面的数量是1套；上部固定粘扣的数量需要进行设计；下部固定粘扣的数量与第一固定粘扣的数量相等。

[0014]其中，高压气瓶的数量是1套；监测压力表的数量是1套；排气阀的数量是1套；排气管路的数量是1套。[0015](2)本发明一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验方法，该方法的具体步骤如下：[0016]步骤一：机械固定平台的装夹：将机械固定平台固定在振动试验台的安装面上，完成机械固定平台与振动试验台的连接。[0017]步骤二：加压模块的安装及初始化：确认高压气瓶的充其量，完成高压气瓶、排气管路、监测压力表和排气口的安装，检查并确认加压模块的安装状态；此时高压气瓶、排气口处于关闭状态，监测压力表为初始零位。[0018]步骤三：压差气囊模块的状态检查：检查压差气囊模块中气囊上端面、气囊下端面、气囊侧面有无磨损，确认进气阀、排气阀、充气管、上部固定粘扣、下部固定粘扣的安装状态；此时进气阀、排气阀处于关闭状态，压差模块处于未充气状态。[0019]步骤四：压差加载系统气密性排查：将加压模块的排气口与压差气囊模块的进气阀连接，完成压差加载系统的安装；打开排气口和进气阀，排气阀为关闭状态；最后打开高压气瓶，向压差气囊模块中充入目标压力10％的气量，关闭高压气瓶，保压5min，通过监测压力表实时关注压差加载系统的压力值，5min后如果监测压力表显示的压力在充入压力的±5％以内，则表明压差加载系统气密性良好；如果监测压力表显示的压力超出充入压力的±5％，打开排气阀排空压差加载系统的气量，并对压差加载系统的各连接环节进行逐一确认，之后重复上述步骤重新排查压差加载系统气密性，直至压差加载系统气密性满足要求。[0020]步骤五：机械固定平台和压差加载系统的安装：将压差气囊模块通过下部固定粘扣与机械固定平台的第一固定粘扣连接，完成机械固定平台和压差加载系统的安装。此时高压气瓶、排气口、进气阀、排气阀处于关闭状态，检测压力表为初始零位，压差气囊模块处于未充气状态。[0021]步骤六：薄壁结构和压差加载系统的安装：在薄壁结构上与上部固定粘扣粘接的对应位置粘贴相同数量的第二固定粘扣，将薄壁结构通过第二固定粘扣与上部固定粘扣粘接，实现与压差加载系统的安装；最后将薄壁结构与固定压板螺接在一起。[0022]步骤七：薄壁结构加压：首先打开排气口、进气阀，排气阀处于关闭状态，检测压力表为初始零位。打开高压气瓶，向压差气囊模块中充入目标压力的气量，并通过监测压力表实时监测压力值，当压力值达到目标压力时，关闭高压气瓶，保压5min，当监测压力表显示的监测压力值处于稳定状态且在目标压力的±5％范围内时，开始振动试验。[0023]步骤八：进行振动试验。启动振动试验台，按照给定的振动试验条件对薄壁结构开展振动试验。

[0024]兼顾压差条件的薄壁结构振动试验实施过程需要按照上述步骤进行。

6

CN 112373738 A[0025]

说　明　书

4/6页

有益效果

[0026]本发明一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法，与现有技术相比，其有益效果在于：

[0027]该装置可实现对薄壁结构进行振动试验的同时，同步实现薄壁结构承受压差的综合加载，可施加航天器薄壁结构在起飞段或者再入段承受的实际综合工况，提高了当前航天器薄壁结构振动试验力学性能验证的准确性；

[0028]该装置进行兼顾压差条件的薄壁结构振动试验提高了薄壁结构振动试验力学性能的真实性和可靠性，为采用数值模拟仿真提供了真实的试验结果对比；[0029]该装置采用气囊柔性结构作为压差条件的施加载体，能够保证与薄壁结构在试验过程中始终处于紧密贴合状态，压差条件施加均匀、稳定；同时，采用气囊柔性结构使得该装置具备了一定的通用型，适用于具有压差和振动组合工况的各种航天器薄壁类结构的振动试验；该试验方法简单、可靠，通用性强。附图说明

[0030]图1为机械固定平台结构示意图；[0031]图2为压差气囊模块三维结构示意图；[0032]图3为压差气囊模块平面结构示意图；

[0033]图4为加压模块和试验装置整体安装示意图；[0034]1-固定压板，2-第一固定粘扣，3-进气阀，4-排气阀，5-垫布，6-充气管，7-固定扣襻，8-气囊上端面，9-上部固定粘扣，10-第二固定粘扣，11-气囊侧面，12-气囊下端面，13-下部固定粘扣，14-高压气瓶，15-监测压力表，16-排气口，17-排气管路。具体实施方式

[0035]以下结合附图，以一种具体平板类薄壁结构对本发明具体实施方式进行阐述：[0036]本发明一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置，该装置由机械固定平台和压差加载系统两部分组成。

[0037]机械固定平台的结构示意图如图1所示。机械固定平台由固定压板1和第一固定粘扣2组成。固定压板1通过螺钉固定在振动试验台的安装面上，固定压板1上加工有8个圆柱结构并留有与薄壁结构的安装螺纹孔；在固定压板1的底面沿直径430mm的圆周上均布6个第一固定粘扣2，第一固定粘扣2与固定压板1通过胶粘剂粘接，6个第一固定粘扣2为与压差加载系统的安装接口。固定压板1为铝制(2A12)的方形平板结构，第一固定粘扣2为尼龙材料，尺寸为40mm×25mm×0.5mm。

[0038]压差加载系统由压差气囊模块和加压模块组成。[0039]如图2所示，压差气囊模块为气囊柔性结构，由进气阀3、排气阀4、垫布5、充气管6、固定扣襻7、气囊上端面8、上部固定粘扣9、气囊侧面11、气囊下端面12、下部固定粘扣13、第二固定粘扣10组成。[0040]如图3所示，进气阀3和排气阀4在充气管6端部镜像布置，进气阀3和排气阀4分别穿过充气管6上的安装孔，在充气管6外侧分别采用螺母拧紧，在进气阀3和充气管6之间、进气阀3和拧紧螺母之间、排气阀4和充气管6之间、排气阀4和拧紧螺母之间各通过1张垫布5

7

CN 112373738 A

说　明　书

5/6页

进行了局部加强，垫布5为厚度0.1mm的FST1003TPU薄膜；充气管6与气囊侧面11热合在一起，采用了长5m、厚约40mm的扁管形结构，在充气管6一侧热合了5个固定扣襻7，用于对充气管6进行固定，固定扣襻7材料为210D牛津布；气囊上端面8、气囊侧面11、气囊下端面12热合成一个直径0.55m，厚约70mm的圆柱形密封结构，气囊上端面8、气囊侧面11、气囊下端面12均采用210D牛津布；气囊上端面8上沿直径430mm的圆周上均布粘接6个上部固定粘扣9，上部固定粘扣9与气囊上端面8通过胶粘剂粘接，6个上部固定粘扣9为与薄壁结构的安装接口，上部固定粘扣9为尼龙材料，尺寸为40mm×25mm×0.5mm；在薄壁结构上与6个上部固定粘扣9同样的位置均布6个第二固定粘扣10，用于薄壁结构与压差气囊模块连接，第二固定粘扣10为尼龙材料，尺寸为40mm×25mm×0.5mm；气囊下端面12上沿直径430mm的圆周上均布粘接6个下部固定粘扣13，与6个第一固定粘扣2配合使用实现压差气囊模块和机械固定平台的连接。

[0041]如图4所示，加压模块中高压气瓶14固定在地面上，排气管路17从高压气瓶14出气口处接出，监测压力表15螺接在高压气瓶14出气口和排气口16之间，对充气压力进行监测；排气口16和进气阀3螺接，实现加压模块与压差气囊模块的连接。[0042]该实施方式中高压气瓶14的充气压力为5MPa～12MPa。[0043]如图4所示，本发明一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验方法，该方法具体步骤如下：

[0044]步骤一：机械固定平台的装夹：将粘接第一固定粘扣2的固定压板1通过螺钉固定在振动试验台的安装面上，完成机械固定平台与振动试验台的连接。[0045]步骤二：加压模块的安装及初始化：高压气瓶14充满，将排气管路17一端与高压气瓶14的出气口螺接，其次完成监测压力表15与排气管路17的螺接，将排气口16螺接在排气管路17的端部，理顺排气管路17。关闭高压气瓶14的出气口、排气口16，监测压力表15归零初始化处理。

[0046]步骤三：压差气囊模块的状态检查：检查气囊上端面8、气囊下端面12、气囊侧面11有无磨损，确认进气阀3、排气阀4和充气管6的安装状态，上部固定粘扣9和下部固定粘扣13分别粘接在气囊上端面8和气囊下端面12上；关闭进气阀3、排气阀4，压差模块处于未充气状态。

[0047]步骤四：压差加载系统气密性排查：将排气口16与进气阀3螺接；打开排气口16和进气阀3，关闭排气阀4；打开高压气瓶出气口，向压差气囊模块中充入1kPa的气量，关闭高压气瓶出气口，保压5min，读取压力表15的压力值，如果监测压力表15显示的压力在±0.05kPa以内，则表明压差加载系统气密性良好；如果监测压力表15显示的压力在±0.05kPa之外，打开排气阀4排空压差加载系统的气量，并对压差加载系统的各连接环节进行逐一确认，重复上述步骤重新排查压差加载系统气密性，直至压差加载系统气密性满足要求。

[0048]步骤五：机械固定平台和压差加载系统的安装：将下部固定粘扣13与第一固定粘扣2连接，完成机械固定平台和压差加载系统的安装。关闭高压气瓶14、排气口16、进气阀3、排气阀4，监测压力表15归零初始化处理，压差模块处于未充气状态。[0049]步骤六：薄壁结构和压差加载系统的安装：在薄壁结构上粘接6个第二固定粘扣10，第二固定粘扣10粘贴位置与上部固定粘扣9的粘接位置相同；将第二固定粘扣10与上部

8

CN 112373738 A

说　明　书

6/6页

固定粘扣9粘接，完成薄壁结构与压差加载系统的安装；再将薄壁结构通过8个安装螺钉安装在固定压板1上的8个圆柱结构上。[0050]步骤七：薄壁结构加压：首先打开排气口16、进气阀3，关闭排气阀4，监测压力表15归零初始化处理；打开高压气瓶14，向压差气囊模块中充入10kPa的气量，并通过监测压力表15实时监测压力值，当压力值达到10kPa时，关闭高压气瓶14，保压5min，当压力值处于稳定状态且在±0.5kPa范围内时，开始振动试验。[0051]步骤八：进行振动试验。启动振动试验台，按照给定的振动试验条件对薄壁结构开展振动试验。

[0052]一种兼顾压差条件的薄壁结构振动试验装置及试验方法，通过将航天器薄壁结构传统单一振动试验装置与气囊柔性结构结合，实现了对薄壁结构进行压差和振动试验的组合工况加载，提高了航天器薄壁结构验证起飞段或者再入段力学性能的真实性和准确性，可以反向修正模拟仿真的数值模型；

[0053]基于气囊柔性结构的耦合设计，实现了对薄壁结构的均匀稳定加载；同时，拓宽了试验装置的适应性和通用性，可设计性强，适用于具有压差和振动组合试验工况的各种航天器薄壁类结构的振动试验；该薄壁结构振动试验方法，试验方法简单、可靠，通用性强。

9

CN 112373738 A

说　明　书　附　图

1/2页

图1

图2

10

CN 112373738 A

说　明　书　附　图

2/2页

图3

图4

11