地面颤振模拟试验中加载系统动态特性的影响研究

地面颤振模拟试验是指利用激振器模拟分布的气动力载荷,在地面获得飞行器结构颤振特性的一种半物理仿真试验技术。以全动舵面缩比模型为研究对象,通过对给定数目的传感器和激振器进行位置优化,获得降阶重构的时域非定常气动力模型;考虑激振器加载系统的动态特性,进行了地面颤振模拟数值仿真,并搭建地面颤振模拟试验系统,完成了半物理仿真试验;在试验中,采用H_∞鲁棒控制器解决了多个激振器与结构之间的动力学耦合问题。仿真结果表明,当不考虑激振器加载系统的动态特性时,预测得到的模型颤振边界偏保守;考虑激振器加载系统的动态特性后的时域数值仿真结果和半物理仿真试验得到的颤振边界吻合很好,证实了在地面颤振模拟试验中考虑加载系统动态特性的重要性。

基于CFD的地面颤振模拟试验非定常气动力重构方法研究

为满足地面颤振模拟试验中气动力计算的实时性以及插值点数量要求,提出一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的非定常气动力重构方法。首先,通过模态激励的方式建立广义坐标下的气动力降阶模型(reduced order model,ROM),提高气动力计算效率;然后,利用提出的物理坐标与广义坐标物理量的转换关系将模型转换至物理坐标下,并基于优化算法对插值点进行缩聚处理;最终,采用标准模型AGARD445.6对建立的非定常气动力进行仿真。分析结果表明,基于重构的气动力模型获得的颤振边界与计算流体力学/计算固体力学(computational fluid dynamic/computational solid dynamic,CFD/CSD)直接耦合及风洞试验结果吻合较好,证实了该方案的可行性。

基于机翼颤振风洞试验模型的地面颤振模拟试验验证

地面颤振模拟试验技术是一项利用激振器模拟飞行器非定常气动力,从而模拟颤振特性的全新试验技术。为了对地面颤振试验的精度进行分析和验证,本文研究了地面颤振模拟试验中的非定常气动力重构方法以及受结构动态特性影响的激振力实时反馈控制方法,并以风洞试验模型进行了颤振特性测试。为了解决激振器及顶杆装置对柔性结构动态特性的影响,设计了一套降低附加特性的顶杆装置,建立了地面颤振模拟试验系统,测试了模型的颤振边界并与分析及风洞试验结果进行了对比。

地面颤振模拟试验技术研究进展

颤振问题是飞行器在飞行过程中应竭力避免,且可能导致灾难性后果的一种气动弹性动力学稳定性问题。作为一种新兴的颤振试验研究方法,地面颤振模拟试验是指直接采用飞行器原型结构或模型结构作为试验对象,利用激振器等气动力模拟加载装置模拟分布的气动力载荷,在地面获得飞行器结构颤振特性的一种半物理仿真试验技术。本文从非定常气动力降阶实时重构、非定常气动力模拟加载以及地面颤振模拟试验的实施3个方面,分析了地面颤振模拟试验技术的研究现状,最后展望了地面颤振模拟试验技术未来的发展方向。

平板翼颤振地面模拟试验机理研究

准确快速的颤振预测与验证对飞行器颤振设计校核和飞行安全具有重要意义。本文通过气动力模型的降阶与拟合获取时域非定常气动力的降阶模型，利用有限个激振器模拟降阶后的非定常气动力，通过系统辨识与控制器的设计保证气动力精确地加载在结构上，在地面进行颤振模拟试验，测试结构临界颤振速度和颤振频率。并在一个梯形平板机翼上进行了验证，试验结果表明本文中的方法在地面颤振模拟试验中是可行性的。为拓展国内飞行器颤振预测与验证试验手段奠定了坚实的基础。