探討導航儀表在復合產品上的實踐

微觀彈性應力應變關系式為：E=R（1+G）/E其中，G為泊松比。可見此變形隨材料彈性模量E提高而線性下降。復合材料零件的變形為鋁合金的70%。力學形變的下降可減小碰撞概率。平臺慣性儀表的發展方向是高精度、小型化，構件趨于薄壁復雜，各環架裝配緊湊，間隙很小。雖然結構設計經過了應有的力學計算，但碰撞概率依然是不可忽視的。在某平臺慣性儀表零件有限元力學分析中，根據例試條件計算出ZL101A構件zui大變形Lm達2.5mm，而間隙Lr為2.8mm。系統雖通過了例行試驗，碰撞概率Up顯然需要考慮，因為超出例試的力學環境條件也以一定碰撞基本概率Ue存在。假設超出例試力學范圍的事件以高斯正態分布。

從而產生蠕變。采用含陶瓷增強相的MMCs可明顯減小此變形。溫度形變小慣導平臺設有溫控系統，關鍵組件工作溫度在50e-70e；捷聯慣導系統則溫度變化范圍較大，為-10e-50e。結構件生產、檢測和裝配環境溫度為20e-30e。結構件各部位厚度的不同、結構不對稱性引起熱膨脹量差異，產生基準面之間形位精度變化。平臺式慣導系統的標定溫度與工作溫度基本一致，而捷聯慣導系統則可能產生20e的標定環境溫度與使用工作溫度差，基座的變形需要考慮。復合材料在這方面較鋁合金有明顯優勢，兩者熱膨脹系數分別為15@10-6/K（20%SiCp/Al）（體積分數）和23@10-6/K（ZL101A），前者變形較后者小30%。通過對鋁合金和MMCs做溫度循環后形變試驗，證明在同等條件下，鋁合金尺寸變化大于復合材料（7%增強體）一倍以上。

　　在鑄件選取安全系數ns為2.6時，3R（均方根）覆蓋99.7%的概率（超出Lm變量x>0）。對于鋁合金，碰撞概率Pn1=3R（Lr-Lm）/（ns-1），不發生碰撞的數學期望值由下式表示：5（n）=1R2PQ0.56R0e-（x2/2R2）dx=0.42（1）在鋁合金零件中，碰撞概率Up1=<1-5（n）>Ue=0.58Ue慣導系統力學環境試驗規范是根據力學計算、仿真和試驗數據而制定的，由于各種條件限制，取得與實際工作環境一致的數據很困難。另外，為適應小型化發展，一些飛機用慣性儀表被用于力學環境惡劣的導彈，這都可能增加Ue和碰撞這種小概率事件的概率。如某通過地面例試的產品在飛行試驗時卻不能正常工作就是此概率的體現。需要指出，以上計算是基于慣性儀表以全概率（3R覆蓋99.7%的概率）通過了例試。如果飛機用慣性儀表被用于導彈，力學動態范圍的擴大將產生一個概率損失Us，Ue將變為（Ue+Us），使Up增大。對于復合材料碰撞點后移至：Pn2=2.2R，Up2降低為0.04Ue。可見，提高結構件剛度指標是一種有效的解決途徑。