파이로쇼크

폭약식 충격이라고도 불리는 파이로쇼크는 구조물에서 폭발이나 충격이 발생할 때 발생하는 동적 구조적 충격이다. 데이비와 베이트만은 "피로쇼크는 다단계 로켓의 두 단계를 분리하기 위한 폭발물 충전과 같은 폭발적 이벤트의 결과로 구조물 전체에 전파되는 고주파(수천 헤르츠)에 대한 구조물의 반응"이라고 설명했다.^[1] 그것은 특히 국방 및 항공우주산업이 임무 수행을 위해 폭발성 장치를 사용하는 많은 차량 및/또는 부품을 활용한다는 점에서 관련이 있다. 예로는 로켓단 분리, 미사일 탑재체 배치, 파일럿 배출, 자동차 에어백 인플레이터 등이 있다. 중요한 것은 폭발 장치가 작동한 후 차량의 임무를 수행할 수 있도록 장비의 생존과 무결성이다. 통상적인 폭발장치 전개 후 추락한 비행차량 보잉-더 에어로스페이스의 사례도 있는데, 폭발장치에 의한 컴퓨터 고장으로 사고 원인이 규명되고 있다. 결과 에너지는 종종 높은 g-힘과 고주파수로서 화로쇼크에 의해 유도된 것 근처에 공명 주파수를 가진 작은 품목을 가진 전자 부품에 문제를 일으킬 수 있다.

파이로쇼크 시험 및 측정

구조 환경은 비교적 짧은 기간 동안 매우 큰 규모로, 충실하게 포착하기 위한 많은 어려움을 제시한다. 실제 비행 하드웨어를 이용한 고밀도 사전 주행에서부터 실제 비행 중 데이터에 이르기까지 시험소에서 사건을 시뮬레이션할 수 있는 함정은 계측, 신호 조건화, 증폭, 여과, 데이터 획득, 데이터 샘플링, 분석 등 여러 가지가 있을 수 있다. 방위와 항공우주 차량의 무결성을 검증하기 위해 제어된 실험실 환경에서 열충격 시험을 수행한다.

파이로쇼크 시험은 폭발성 전하 또는 고에너지 단기간 기계적 충격을 사용하여 수행할 수 있다. 열충격의 가속 시간 이력은 붕괴 사인파형에 가깝다. 충격응답스펙트럼(SRS) 분석은 주파수 함수로서의 가속도와 적용된 충격펄스의 총 에너지 측정에 사용된다. SRS는 감쇠된 단일 자유도 오실레이터의 충격 펄스에 대한 반응을 나타내는 곡선이다. 감쇠 오실레이터는 특정 옥타브 또는 주파수 대역에 맞춰 조정된다.

"피로쇼크 시험 기법은 항공우주계를 지원하기 위해 처음 진화했다."^[2] 파이로쇼크 측정에는 두 가지 옵션이 있다. 화로쇼크에서 발견되는 극한 고주파수는 일반적으로 가속도계의 공명 주파수를 흥분시킨다. 그 결과, 이 공명 흥분으로 인해 가속도계는 쉽게 범위를 초과하거나 비선형 구동될 수 있다. 어떤 상황에서는 심각한 기계적 충격과 관련된 주파수 환경이 너무 광범위하거나, 가속 수준이 너무 높거나, 다른 방향 입력이 너무 심하여 성공적인 측정을 얻을 수 없을 수도 있다. 모든 측정 난제에 대해 최적의 단일 가속도계 설계는 없다. 각 기술에 대한 간략한 요약은 다음과 같다.

1. 첫째, 집적회로 압전(ICP) 가속도계는 피에조리스틱 기술에 비해 신호 출력이 매우 높고 분해능이 우수하며 2와이어 전기 연결이 용이하다. 강전 세라믹 가속도계의 기계적 절연과 ICP 회로에 사용할 수 있는 내부 2극 필터를 결합하면 압전 가속도계가 이전에 달성할 수 있었던 것보다 더 높은 G 레벨에서 성공적으로 작동할 수 있다. 우수한 설계 관행은 탄성 분리 재료가 가속도계 내에서 역동적으로 선형적인 방식으로 수행되도록 하는 것이다.
2. 피에조리스틱 MEMS 쇼크 가속도계는 압전 기술에 비해 전력 소비량이 낮고, 작동 온도 범위가 넓으며, DC에 대한 측정 능력, 선형성 및 가로 감도가 우수하다. 공진을 제어하기 위해 스퀴즈 필름 댐핑과 밀폐된 오버 레인지 스톱을 통합한다.

참조

추가 읽기

• IEST-RP-DTE012.2: 동적 데이터 수집 및 분석을 위한 핸드북

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