紊流激励下基于贝叶斯统计推断的颤振边界预测方法研究

提出将贝叶斯统计推断方法推广应用于大气紊流激励下飞行器结构的颤振分析,对含不确定性因素影响的模态参数识别与颤振边界预测进行研究。在采用自然激励技术从结构在大气紊流激励下的响应中提取自由衰减信号后,基于贝叶斯统计推断,通过马尔科夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,MCMC)算法对结构模态参数的后验概率密度函数进行采样识别,并利用Z-W(Zimmerman-Weissenburger)颤振裕度法获取颤振速度概率分布,预测颤振边界并分析其不确定性。进行了数值仿真研究,对大气紊流激励下的结构响应数据进行分析,验证了所提出方法的有效性。

机翼气动弹性的随机不确定性分析研究

通过分析气动弹性状态方程的特征值来求解颤振临界速度,并建立颤振的安全裕度方程。针对带有操纵面机构的二元三自由度机翼颤振问题,分别采用重要抽样法和线抽样可靠性分析技术,在d维标准正态空间中对飞机机翼的气动弹性问题进行失效概率和灵敏性分析,推导得出反映随机参数对失效概率影响程度的灵敏度因子,在假设条件下的分析结果表明了模型尺寸、质量比等对颤振可靠性的影响很小,故在进一步的计算中认为它们是确定量,仅考虑固有频率为随机变量情况下的不确定性分析。以重要抽样法的结果为近似精确解,验证了线抽样不确定性分析方法的正确性和高效性。

回归分析方法在气动弹性研究中的应用

介绍了回归分析方法在某飞行器尾翼颤振研究过程中的应用 .通过程序自动分析 ,使用检验方法 ,逐步获得与颤振裕度相关的频率因子 ,得到仅含有显著相关频率因子的最优回归方程 .分析表明 。

基于某大型飞机稳定裕度试飞的激励信号研究

随着电传飞机的出现,气动伺服弹性试飞及飞控稳性试飞成为必然.因此,如何在飞机的伺服控制系统中加入适合的激励信号,以计算出准确的稳定裕度,成为稳定裕度科目试飞的关键.某大型飞机飞控系统复杂,可借鉴经验少,传统的颤振激励系统信号生成方法无法保障气动伺服弹性试飞及飞控稳定性试飞.经过研究,设计出了与其飞控系统相匹配的激励信号,满足了该型飞机的气动伺服弹性及飞控稳定性试飞,并为后续其他型号的ASE及飞控稳定性试飞奠定了基础,节约了飞行试验成本.

钛合金超塑成型/扩散连接舵面颤振设计

钛合金超塑成型/扩散连接结构是一种新型的结构形式。以某型空空导弹舵面结构为实例,对钛合金超塑成型/扩散连接舵面颤振建模和设计进行了研究。采用有限元软件,计算和分析了舵面气动外形、舵面重心对颤振特性的影响,确定了满足导弹颤振裕度要求的舵面结构形式。

基于自然激励技术的颤振边界预测

为了预测紊流激励条件下机翼的颤振边界,基于自然激励技术提取紊流响应的自由衰减信号,采用矩阵束方法识别模态参数,最后通过Z-W(Zimmerman-Weissenburger)方法计算稳定性判据,拟合判据变化曲线并外推颤振边界.对平板机翼模型进行了数值仿真分析,对单独机翼模型风洞颤振试验数据进行了计算.结果表明:采用自然激励技术与矩阵束方法能够较准确地识别紊流激励响应的模态参数,频率识别误差小于6%,阻尼比识别误差小于30%,结合Z-W方法能够在较低风速较早地预测颤振边界,有助于提高试验的安全性.

颤振边界预测的系统稳定性分析方法

对颤振边界预测方法中的颤振裕度法与自回归滑动平均模型(ARMA)稳定性分析方法进行研究,采用数值仿真算例研究这两种方法受参数识别误差的影响,采用风洞颤振试验算例对比分析其预测颤振边界的有效性与准确性,结果表明:(1)颤振裕度法的判据受阻尼比识别误差的影响较小,相对于阻尼比识别误差更容易受频率识别误差的影响,ARMA稳定性分析方法的判据相对于颤振裕度法更易受阻尼比识别误差的影响,颤振裕度法比ARMA稳定性分析方法鲁棒性更高;(2)对于机翼弯扭耦合颤振,两方法的判据变化趋势相近,相差采样频率4次方的数量级,两者随着风速的增加具有平缓的下降趋势,有助于较早地预测颤振边界;(3)对于面内弯曲为主的颤振,ARMA稳定性分析方法比颤振裕度法适用性更好。