航空航天发动机点火器作为启动与稳燃的核心部件，需在高温、高压、强振动等极端环境下保持功能稳定。振动是点火器机械失效的主要诱因之一，其机械环境试验中的振动测试，通过模拟实际工况的振动载荷，验证点火器结构强度、电气连接可靠性及功能完整性，是保障发动机安全运行的关键环节。

振动测试的标准体系

航空航天点火器的振动测试需遵循严格的标准体系，涵盖军用、民用及行业专用规范。军用领域主要参考GJB 150A-2009《军用设备环境试验方法》，其中振动试验部分明确了频率范围（10-2000Hz）、加速度幅值（5-15g）及持续时间（2-8小时）的要求；民用航空则依据ASTM D4728-2019《机电部件随机振动测试标准》，规定了随机振动的功率谱密度（PSD）计算及数据处理方法；此外，GE、罗罗等主机厂会根据发动机自身振动特性，制定专用规范（如GE的ESD-U-344-001），细化频率分段与加速度参数。

不同类型发动机的点火器测试标准存在差异：涡扇发动机点火器因长期处于宽频振动环境，需侧重随机振动测试；火箭发动机点火器则因发射阶段的冲击振动，需补充冲击试验（如GJB 150A中的冲击试验方法）。标准的选择需结合点火器的装机场景与寿命周期，确保测试的有效性。

试件的准备与状态确认

试件需保持与装机状态一致的结构完整性，包括外壳密封件、中心电极、侧电极及连接电缆的完整装配。初始状态检查需通过外观目视（无裂纹、变形、锈蚀）、电气测试（绝缘电阻≥500MΩ、导通性良好、点火能量符合设计值）确认，避免因试件本身缺陷影响测试结果。

安装方式需模拟实际装机状态：采用与发动机接口一致的专用夹具，螺栓力矩严格遵循设计要求（如M6螺栓力矩8±1N·m），确保振动传递路径与实际一致。试件需编号并记录批次、生产日期、前期试验历史，便于后续追溯。

传感器的选型与布置策略

压电式加速度传感器因耐高温（可达200℃以上）、响应速度快、稳定性高，是点火器振动测试的首选。传感器参数需匹配测试要求：频率响应范围覆盖5-2000Hz（覆盖点火器常见振动频率），灵敏度≥10mV/g（确保信号强度），量程≥50g（应对共振时的峰值加速度）。

传感器布置需聚焦关键部位：在点火器与发动机连接的法兰面（振动传递的关键路径）、中心电极固定座（易发生疲劳断裂的部位）、电缆接头（易松脱的部位）各布置1个传感器，捕捉关键位置的振动响应。安装方式优先选择螺接（如M3螺钉扭矩0.5N·m），避免胶粘带来的信号衰减或脱落风险。

振动类型与载荷参数设计

随机振动因更接近发动机实际运行中的宽频振动特性，是点火器测试的主要类型。其载荷参数需基于发动机整机振动频谱统计：频率范围通常为50-2000Hz（覆盖涡扇发动机的主要振动频段），PSD值根据工况调整（如100Hz处0.02g²/Hz、500Hz处0.04g²/Hz、1500Hz处0.01g²/Hz），总均方根加速度（RMS）控制在10-15g，持续时间根据寿命周期内的振动累积时间设计（如5小时随机振动模拟1000飞行小时的载荷）。

正弦振动用于识别试件的固有频率与共振响应：扫频范围10-2000Hz，扫频速率1oct/min，加速度幅值5-8g。需记录扫频过程中的共振频率（如某点火器的一阶共振频率750Hz）及响应加速度（如共振时峰值15g），评估共振对结构的影响。

测试系统的组成与校准

测试系统由电磁式振动台（高频响应好，适用于5-2000Hz振动）、功率放大器（匹配振动台功率需求，如5kW放大器驱动50kg负载）、多通道数据采集系统（至少8通道，采样率≥10kHz）及控制软件组成。

测试前需完成三项校准：

一、振动台校准，用标准加速度传感器（如PCB 352C65）验证台面加速度均匀性（误差≤5%）。

二、传感器校准，用校准器（如B&K 4294）校准灵敏度（误差≤2%），并将校准值输入控制软件。

三、系统联调，输入模拟载荷（如100Hz、5g正弦振动），检查传感器信号与控制软件的一致性（误差≤3%）。

数据采集与实时监控要点

数据采集参数需满足Nyquist定理：采样率≥5倍最高测试频率（如2000Hz频率对应采样率10kHz），确保捕捉高频信号；量程根据设定的最大加速度调整（如50g量程对应0-50g范围），避免信号过载。

实时监控需关注三方面：

一、振动台控制精度，确保“控制通道”与“响应通道”的偏差≤5%。

二、传感器信号状态，若信号突然消失或突变（如加速度从5g跳到0g），需立即检查传感器安装或电缆连接。

三、试件状态，若出现异响、冒烟或变形，需停止测试并记录异常。

原始数据需存储为包含时间戳、通道编号、传感器校准值、测试参数的TDMS格式，便于后续分析与追溯。

振动响应的分析与评估

共振频率识别采用频响函数（FRF）分析：通过激励信号与响应信号的比值计算，找到试件的固有频率（如某点火器的一阶固有频率750Hz、二阶1200Hz）。若共振频率落在发动机常用振动频段（如500-1000Hz），需评估共振对结构的影响（如响应加速度是否超过材料疲劳极限）。

加速度RMS计算需覆盖整个测试时间，确保总RMS值在设定值的±10%范围内（如设定10g，测试值9.5-10.5g为合格）。结构应力分析可结合有限元软件（如ANSYS），将振动数据作为输入，计算关键部位（如中心电极固定座）的应力，验证是否低于材料的疲劳极限（如Inconel 718的疲劳极限400MPa）。

功能验证是测试的核心：振动后需重新测试点火器的电气参数（绝缘电阻≥500MΩ、点火能量≥20J、导通性良好），并进行点火功能试验（在模拟高温环境下触发点火，检查火花强度与稳定性），确保振动未影响其功能。

异常情况的识别与处理

传感器信号丢失是常见异常，多因传感器松动或电缆断裂：需停止测试，检查传感器螺接扭矩（如M3螺钉0.5N·m）及电缆接头插紧状态，重新安装后校准。

振动台输出偏差过大（如设定5g实际输出7g）：需检查功率放大器增益设置或振动台动圈磨损情况，校准振动台或更换故障部件。

试件出现损伤（如外壳裂纹、电极变形）：需记录损伤位置与程度，终止测试并拆解分析。若为结构设计缺陷（如转角处应力集中），需优化结构（如增加圆角或加强筋）；若为材料问题，需更换耐高温合金材料。

电气参数异常（如绝缘电阻下降至100MΩ）：需拆解试件检查密封件（如氟橡胶圈是否老化开裂）或内部是否进水，更换密封件并重新测试。