基于小波域AR模型的直升机结构模态参数辨识

小波变换具有良好的时频分辨率,在结构动特性参数辨识领域引起了广泛的关注。利用连续小波变换,给出一种小波域的模态参数识别算法。对某型号直升机机身的时序响应进行分析,使用Coiflets小波基函数建立小波域的自回归(AR)模型。模型系数决定了系统的动力学特性,利用伪逆法求解模型的特征矩阵,系统模态参数的辨识问题就转化为求解特征矩阵的特征值和特征向量。讨论了小波变换尺度、时移参数及噪声对模态参数辨识精度的影响。将模态识别结果分别与有限元分析及其它方法所得结果进行比较,表明所用小波变换方法分辨率高、抗干扰能力强,适用于直升机结构的模态参数辨识。

多元数据融合在无人机结构健康监测中的应用

结构健康监测是保证航空器持续安全运行的重要方式,正成为无人机平台研发和适航认证的一项关键技术.针对无人机结构动态监测中的多种不同传感器测量信息,实时提取结构加速度、应变响应信号和模态特征参数,构造归一化的小波包能量变化率指标、应变能变化率指标、模态频率变化率指标与混合损伤评价指标,用于指示结构健康状态.利用多层次数据融合技术进行数据级融合、特征融合以及基于Bayes概率神经网络的决策融合,建立结构损伤程度、位置信息与健康评价指标之间的对应关系,通过粗糙集约简显著降低了特征属性的空间维度,获得关于结构健康状况的一致性决策.通过某型号无人机的健康监测实例验证了上述数据融合技术在识别多种类型传感器输入、多位置损伤识别中的精度,表明多元数据融合在无人飞行器结构损伤识别中的有效性.

结构动态测试传感器优化配置的预试验技术

传感器配置是结构动态测试的一项重要的技术措施,其效果决定了结构的各阶主要测试模态的有效程度。由此,首先对结构仿真模型进行预先的主元素分析,优化传感器的布置。在结构有限元模型(FEM)中,对模型固有特性进行分析,确认重要的结构模态和结构动态测试目标。利用Guyan缩减方法对模型的自由度进行主从划分;选取感兴趣的结构振型的主自由度,对应从有限元模型中提取缩减的"试验模型"。针对提取的缩减模型重新开展模态分析,采用模态置信度(MAC)指标评估各阶振型之间的相关性,进而量化并直观显示传感器的配置效果。对某型号无人直升机机身结构进行地面振动试验。通过从仿真模型中选取合适的振型主元,改进传感器的配置,能保证试验中获得期望的结构测试模态,验证了利用结构仿真模型在动态测试之前预先进行传感器优化配置的效果。

寻找“第三只手”——手的代偿创新

吃饭离不开手,穿衣离不开手,写字离不开手,干活离不开手……生活中,我们经常需要手的帮忙,但手这个家伙却老是忙不过来。比如,上网搜索资料时,你是不是一边忙着打字,一边又要忙着记笔记呢?甚至有时用手做某件事时,根本没法再干其他事情。遇到这种情况,我们该怎么办呢?不如找其他器官帮忙,用它们代偿手,充当神奇的"第三只手"。

一种中、小型钢结构拱桥的逆作法施工方法

绕西栈桥为中型钢结构拱桥,具有跨度小、净空低、工期短等特点,施工难度相对较小。针对这一类中、小型钢结构桥梁的施工,可采用采用钢箱梁直接在钢梁预制厂内完成拼段焊接,同时在桥跨两端的承台上设置临时支架,在拱座未施工前先进行钢箱梁整体吊装,将钢箱梁焊接在承台临时支架上,然后再施工桥梁拱座钢筋混凝土的逆作施工方法。这种施工方法既节约了成本,同时可有效缩短工期。可广泛应用于仅有一座或少量几座小型钢箱梁结构桥梁的项目,使其施工时更加便利、快捷。

带间隙非线性的机翼操纵面颤振特性研究

针对大型民用飞机复杂机翼-副翼系统,利用双协调动态子结构法建立了缩比三维机翼-副翼带间隙操纵面颤振分析模型,得到非线性气动弹性方程,并分别在频域及时域内建立了求解方法:在频域内,利用谐波平衡法进行求解,通过引入间隙刚度的描述函数及相对舵偏振幅,建立了可利用V-g法进行颤振计算的方案;在时域内,利用有理函数拟合和时域推进法进行数值仿真,得到了与频域法结果相吻合的操纵面颤振极限环振荡特性规律。对三维矩形机翼模型开展风洞试验,揭示了间隙对操纵面颤振特性间的影响:间隙非线性使系统出现极限环振荡并使系统振荡发散风速明显降低。

民机起落架摆振仿真与虚拟适航验证

起落架摆振稳定性是现代民机研制和适航认证的重要关注问题。针对民用飞机复杂的前起落架系统,建立三维简化动力学仿真模型,分别模拟不同的摆振试飞场景-典型的摆振滑行速度、重量/重心和跑道障碍物摆振激励方式,开展刚柔耦合起落架结构的摆振特性分析。仿真结果验证飞机起落架在正常构型下的稳定性,分别评估起落架减摆阻尼、轮胎松弛长度和侧偏刚度对摆振稳定特性的影响。通过对适用的中国民航适航规章进行解析,并综合民机型号起落架摆振适航审定实践提出包含摆振适航需求捕获和仿真分析、虚拟试验及物理试验(设备鉴定试验、起落架系统台架试验和摆振试飞)的摆振稳定性验证与适航审定的“积木模型”。实例分析表明运用虚拟验证技术辅助摆振适航验证和符合性判定的可行性。

民机操纵面极限环振荡特性试验研究

操纵面的极限环振荡是一种重要的气动弹性不稳定型态,其被诱发的速度可能远低于飞机的颤振稳定性包线速度。民用飞机设计中的质量平衡和非质量平衡操纵面,在服役过程中都曾出现过由于间隙导致的气动弹性稳定性降低以及结构损伤的情况。本文构建了带副翼操纵面的三维柔性机翼模型,开展了低速颤振风洞测试,试验中在副翼偏转自由度上引入可调大小的间隙。通过风洞试验观测到了机翼-副翼系统独特的极限环振荡现象,获得了不同测试工况下的结构气动弹性响应,并研究了线性连接及不同间隙对副翼振荡特性的影响。试验结果表明,在副翼弱弯曲刚度和弱偏转刚度组合情况下模型更容易发生极限环振荡;副翼极限环振荡与主翼面的颤振耦合型态不同,触发速度更低。本文最后提出了民机操纵面间隙控制的适航认证建议。