国防系统中的每一个旋转部件，无论是移动探测与制导站的转塔、喷气驱动系统的传动轴，还是巡航导弹制导单元内陀螺仪的转子，在投入使用前都必须完成动平衡。在国防应用中，不平衡造成的后果并不只是商用机械中常见的振动投诉或轴承过早磨损，而是武器精度下降、传感器稳定性降低、在无法现场维修的环境中部件寿命缩短，严重时还会导致任务失败。
动平衡是测量并校正旋转部件质量分布不均的过程，使其惯性主轴与几何旋转轴重合。在国防制造中，对这种重合度的公差要求，在所有行业中属于最严格之列，需要动平衡的部件种类繁多，几乎涵盖现代平台的每一个子系统。
为何国防旋转部件与众不同
商用和工业动平衡所针对的部件，运行环境相对温和，包括电机、风机、泵和涡轮增压器转子，这些部件在受控条件下以已知转速运行。国防旋转部件所带来的挑战则有着本质的不同，既有极端的运行环境，也有法规和可追溯性方面的要求。
极端的运行环境。部件可能在 −51°C 至 +71°C（MIL-STD-810 极值）的温度下运行，承受持续的振动和冲击载荷，并且在飞行或机动过程中姿态不断变化。在固定的工业安装环境中尚可容忍的不平衡，在经受多轴振动和加速度的平台上，可能引发共振或轴承退化。
任务关键型性能要求。惯性导航系统中的陀螺仪转子必须保持相当高的旋转稳定性，任何残余不平衡，即使在校正平面上只有零点几毫克，也会带来可测量的导航沉降量。转塔轴承若因振动而产生磨损，则会影响其所支撑的武器或传感器系统的跟踪精度。
没有现场维修的机会。许多国防旋转部件在密封或无法接近的组件中运行，例如位于制导系统内部的部件、密封的驱动单元和压力容器。商用设备可以在定期维护时重新做动平衡，而国防部件在部署之后，实际上没有机会再校正不平衡，因此必须在制造阶段就完成正确的动平衡。
监管与可追溯性要求。国防制造须遵循 AS9100、ITAR 以及各项目专属的质量要求，这些要求规定，每一个序列化部件的每一次测量、每一次校正和每一个最终平衡状态都必须实现完整的可追溯。
国防动平衡应用范围
Cimat 是 Ascential Technologies 旗下品牌，在为各类国防旋转部件制造动平衡机方面经验丰富，涵盖以下各项应用。
炮塔系统
移动探测与制导站转塔（承载雷达、光电和武器系统的旋转平台）需要进行动平衡，以确保在野外条件下旋转平稳、准确。转塔不平衡会造成跟踪误差，增加驱动电机负载，并产生振动，降低安装在平台上的传感器或武器的性能。转塔组件的动平衡需要大承载能力的机床，并配备精密测量系统，能够分辨大型复杂组件上的微小不平衡。
驱动系统转子与传动轴
常规驱动系统和喷气驱动系统的转子与传动轴，在极端的热负荷和机械负荷下以高 rpm 运行。驱动转子的不平衡会产生振动，并沿整个机身或车辆结构传播，影响安装其上的每一个系统。随着国防与航空航天项目不断收紧振动和可靠性要求，驱动系统部件的动平衡规范也日趋严格。
陀螺仪转子
制导与导航系统中的陀螺仪转子，是国防制造领域要求最为严苛的动平衡应用。某些高精度陀螺仪转子可在极高转速下运行，转速可达数万 rpm 甚至更高，平衡公差以毫克·毫米（mg·mm）计量。在这样的转速下，哪怕只有零点几毫克的不平衡，所产生的力也会降低导航精度。陀螺仪转子的动平衡工艺需要专用机床，其测量分辨率比标准工业动平衡设备高出若干数量级。
静不平衡、偶不平衡与动不平衡
了解不同类型的不平衡，是确定正确动平衡方案的前提。
静不平衡是指质心偏离旋转轴，或转子“一侧偏重”的情形。静不平衡无需使转子旋转即可检测，只需观察其在低摩擦轴承上朝哪个方向倾斜。在国防应用中，公差过于严格，静态检测方法无法满足要求，必须采用动态测量。
偶不平衡是指惯性主轴相对于旋转轴发生角度偏移，或转子在质心方面已平衡、但沿其长度方向存在质量分布不对称的情形。偶不平衡只能通过动态方式检测和校正，需要在两个校正平面上进行测量。
动不平衡是静不平衡与偶不平衡的矢量和，也是最一般的情形。实际中几乎所有旋转部件都存在动不平衡，因此双平面动平衡是国防部件的标准做法。
动平衡流程
无论何种部件，动平衡的基本流程都是一致的，但精度要求和工装差异极大。
- 测量旋转：将部件安装在精密动平衡机上，以受控转速旋转。振动传感器在每个校正平面检测不平衡特征，包括其大小和角度位置。
- 校正量计算：动平衡机的测量系统计算出每个平面所需校正的质量和角度位置，使转子达到公差要求。
- 材料校正：在计算出的位置去除材料（钻削、磨削、铣削或激光烧蚀），或添加材料（配重块、环氧树脂）。
- 验证旋转：对部件再次旋转，以验证校正是否达到所要求的平衡公差。
- 文档记录：初始不平衡量、所施加的校正以及最终剩余不平衡量均记录在部件的质量档案中，以便追溯。
对于国防部件，这一过程可能需要反复多次，才能达到所要求的公差。测量数据会作为序列化部件履历的一部分予以保存。
国防级动平衡机的特点
并非每台动平衡机都能服务于国防应用。国防级动平衡机必须具备：
- 测量分辨率与公差相匹配，例如陀螺仪转子采用 mg·mm，驱动系统部件采用 g·mm
- 重复性足以在所要求的公差水平下做出可靠的校正决策
- 环境控制：为平衡状态对温度敏感的部件提供温度稳定的测量条件
- 数据采集与可追溯性：自动记录全部测量和校正数据，并与质量管理系统集成
- 灵活的夹具，可适应各类部件特定的安装与驱动要求
Cimat 针对每种国防应用的具体要求设计并制造动平衡机，从大容量炮塔动平衡系统到测量分辨率达亚 mg·mm 量级的超精密陀螺仪转子动平衡机，不一而足。
