机载光电稳定平台常用材料的应用

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1、机载光电稳定平台常用材料的应用ApplicationofCommonMaterialsforAirborneOpto-ElectronicStabilizationPlatform中航工业空空导弹研究院夏军赵静毅【摘要】介绍了2种机载光电稳定平台本体常用制造材料，利用有限元的方法对平台本体的强度和变形情况进行了分析。给出了不同材料在平台本体制造中的应用场合。关键词：光电稳定平台常用材料固有频率有限元『ABSTRACTlTwokindsofcommonmaterialsusedforopto··electronicstabilizationplatf

2、ormarepre·-sented，strengthanddeformationofwhichaleanalyzedbyFiniteElementAnalysis．Andapplicatedsituationofdiffer-entmaterialsforplatformbodyisgiven．Keywords：Opto-electronicstabilizationplatformCommonmaterialsNaturalfrequenciesFiniteEle-ment机载光电稳定平台通常吊挂于无人机或直升机等飞机上，它利用前视红外仪、可见光

3、摄像机、激光测距仪和激光照射器等光电传感器对地面目标进行搜索、识别、跟踪、定位以及目标指示。机载光电稳定平台的使用环境比较恶劣，需要同时承受飞行中的风阻力和飞机发动机产生的振动与过载。机载光电稳定平台本体和陀螺惯性仪表实际上是1个多自由度的弹簧一质量一阻尼系统，因此当激励频率与系统的某阶固有频率相等时，将会引起共振。强烈的振动通过平台本体的不等刚度和质心偏移，使陀螺仪产生漂移，造成视频图像模糊，同时交变干扰力矩也会使陀螺仪产生过大的角运动，并影响平台稳定系统的工作。所有这些最终都会降低稳定平台的跟踪精度，并影响视频图像的效果。因此，为了提高稳定平台

4、的稳定精度和跟踪精度，需要在设计阶段针对关键构件依据使用情况选用合适的材料，以提高稳定平台系统的刚度和固有频率，避开载机发动机旋转等振动。l机载光电稳定平台常用材料性能比较基于机载光电稳定平台对体积和重量的特殊要求，核心受力件——平台本体的设计选择既要考虑轻量化的要求，又要兼顾结构性部件承载能力大的要求。因此，应优先选择比强度和比刚度较高的结构性材料，如常见的镁合金、铝合金和钛合金等。ZLl01A是航空机载设备中应用最为广泛的铸造铝合金，其综合性能良好，特别是熔铸工艺性能优越，在航空机载设备中常用于铸造薄壁、复杂的结构件，能够满足机载设备对材料及其

5、制造技术提出的高致密度、高强度、高结构复杂性、低重量和低成本要求。该合金是典型的热处理型合金，即铸造成型后，通过淬火时效可大幅度调整其机械性能，在机载光电稳定平台的研制中得到大量应用。为了适应远程高速机动的航空航天等先进武器系统的发展需求，国防建设所需的关键新材料必须向着高性能化、复合化、智能化、结构功能一体化方向发展，其中轻量化是实现武器高速、远程、机动的一个重要前提，也是世界各国先进武器装备发展的重要方向之一。因此，大量采用高比强度、高比模量的高分子材料和树脂基复合材料等高性能轻质材料作为结构受力件开始应用于航空航天的制造领域。聚苯硫醚(PPS

6、)就是这样一类轻量化的高性能材料，该材料经复合增强后。具有极为优良的强度、刚性和耐疲劳性，在高温下强度保持率远远高于其他工程塑料。聚苯硫醚还具有出色的耐高温性，阻燃、耐腐蚀、耐辐射、耐疲劳，硬度高、成型收缩率及线膨胀系数低、吸水率低等优点，其制品表现为无论在高温还是高湿状态下都不易变形，具有优良的尺寸稳定性，适宜制备各类精密注塑品，是性价比最高的特种工程塑料。此外，聚苯硫醚还可制成结构功能一体化的导电、导热、压电、抗辐射、吸波、隐身、电磁屏蔽、抗激光以及微波软打击的功能复合材料和高性能连续纤维增强复合材料，被广泛应用于新型武器装备的制造和传统武器装

7、备的技术进步，在机载光电稳定平台本体的制造中同样得到了应用。机载光电稳定平台在随载机的飞行中承受的主要载荷有自身的重力、载机振动带来的惯性力、载机飞行2010年第2期·航宅制造技术79学术论文RESEARCH时的空气阻力和过载。其主要受力件为平台框架本体，这些力经平台本体传递到载机，因此平台本体应在满足重量尽量小的条件下有足够的刚度和强度，设计时常采用变截面或局部增加加强筋的方式以提高强度减轻重量。目前比较常用的平台本体制造加工材料有铸造铝合金ZLl01A和聚苯硫醚PPS—hGR40，它们主要性能参数如表l所示。基于平台本体形状复杂、多处为薄擘结构

8、，其形状尺寸、组织结构和性能直接影响稳定平台的性能、结构重量、制造成本的重要指标等因素，实际应用中多采用精密熔模铸造的方法