变弯度后缘与常规舵面机翼的颤振主动抑制对比

后缘变弯度机翼的气动弹性建模与稳定性分析日益受到关注。为了探究变弯度后缘相比常规偏转舵面机翼颤振主动抑制的方法与特点,以一个小展弦比后缘变弯度机翼为对象,首先建立结构有限元模型,并引入变弯度后缘变形模态和常规舵面偏转模态,采用亚声速偶极子格网法计算非定常气动力;然后采用基于最小状态法的有理函数拟合进行频域到时域模型的转换,建立两种构型机翼的气动弹性模型;最后利用线性高斯二次型(LQG)法设计控制律进行颤振主动抑制,分析对比两种控制方式的特性差异。结果表明:采用变弯度后缘的闭环系统能够将颤振临界速度提高22%,其提升效果优于常规舵面,所需舵面偏转峰值更小。

带全动翼尖飞翼布局的颤振规律

现代战斗机的任务性能要求满足高速、高机动、隐身、轻量化等多目标,无尾飞翼布局飞机的气动效率高,具有良好的机动性、低可探测性和飞发一体化优势。该布局采用翼身融合、多操纵面和全动翼尖的结构设计。全动翼尖机翼新型结构使得其气动弹性问题突出,其中全动翼尖结构和各个操纵面之间的耦合作用,使得颤振问题尤为突出。采用线性颤振法和模态跟踪技术研究全动翼尖机翼的颤振问题,通过研究发现,无尾飞翼布局飞机结构的颤振耦合类型主要有3种:机翼对称一弯和全动翼尖对称旋转耦合型(对称耦合型)、机翼反对称一弯和全动翼尖反对称旋转耦合型(反对称耦合型)及机身模态参与的颤振型。通过研究发现,反对称耦合型的颤振速度要低于对称耦合型,而在机身模态参与的颤振结果中,机身和机翼的耦合颤振速度高于前两者,机身和全动翼尖的耦合颤振速度低于前两者。影响对称耦合型颤振的主要结构因素有机翼弯曲刚度和全动翼尖旋转刚度,而影响反对称耦合型颤振的主要有机翼弯曲刚度、机身转动惯量和全动翼尖旋转刚度。总之,全动翼尖结构是造成无尾飞翼布局飞机容易发生颤振的内在因素。

带外挂二元翼极限环颤振的高次线化分析

本文针对在外挂上带有初偏间隙型非线性刚度的二元翼带外挂系统的极限环颤振,进行KBM法二次渐近解等效线化分析.结果表明,在某些情况下,用二次渐近解等效线化分析极限环颤振,其结果与数值积分结果基本一致,而一次渐近解等效线化分析则得不出满意的结果.这就是说,二次解等效线化比一次解等效线化更为可靠.

用规范型直接法研究立方非线性机翼的颤振

研究了在不可压缩流中具有立方非线性俯仰刚度的二元机翼的颤振问题。首先,对系统平衡点进行了特征值分析,得到在Hopf分岔点附近的颤振参数方程。然后,应用规范形直接法的M ap le推导程序,计算得到Hopf分岔的规范形,并数值模拟验证了超、亚临界类型分岔情形下响应对初值的依赖性。最后,分析了线性和非线性刚度系数对颤振响应拓扑结构的影响。

强非线性颤振分析的一种改进的等效线性化法

分析了含三次强非线性俯仰刚度的二元机翼颤振系统。线性化俯仰方向的自由振动方程,用谐波平衡法求解该线性化方程,得到了改进的等效线性刚度。采用改进的等效刚度,应用等效线性化法得到了非线性颤振系统的分岔方程。算例表明,该方法提高了等效线性化法的精度。

等效线化方法分析亚音速壁板非线性极限环颤振

研究了受集中质量与非线性运动约束联合作用下的二维亚音速壁板的极限环颤振问题。采用Galerkin方法将非线性壁板运动方程离散为常微分方程组。分析了集中质量大小及其位置对壁板系统失稳特性的影响;采用等效线化方法研究了系统的分叉特性及极限环颤振稳定性。结果表明:系统会产生颤振失稳,质量块的大小及其位置对颤振临界速度有着重要的影响;系统会经历超临界的Hopf分叉而处于稳定的极限环运动;等效线化方法可在一定范围内较为精确地对极限环稳定性及其幅值进行判定。

基于LMI方法的电液舵机动刚度H_∞控制器分析与设计

舵机刚度特性决定着航行器对舵面位置的"把控"能力,航行器运动时随着舵面负载扰动频率的变化,刚度特性也是不断变化的,如果某一频率点上刚度达到最小值,引起了舵面剧烈抖动,整个航行器的运行安全将无法保证。所以舵机控制器设计过程中需要大量的仿真计算,从开始设计阶段找到提高舵机刚度特性的方法;建立电液舵机的系统模型,仿真得到系统刚度特性,基于LMI方法设计了H_∞控制器,通过求解含约束条件的LMI优化问题使设计的控制器能够较大程度上的提高系统动刚度。仿真结果表明:控制器能提高了系统抗扰动能力,系统的刚度在一定扰动频率范围内不变,扰动通道增益减小;在系统参数发生波动的情况下依然能保持较好的抗扰动能力,鲁棒性较强,结合实际项目验证了设计控制器的有效性。

用于颤振分析的影响系数法研究（英文）

影响系数法长期以来被用于数值和实验方面的颤振分析研究。在实验研究中,实验装置通常采用3-11个叶片的线性或环形叶栅,并在上下两端放置挡板。实验中仅驱动中间叶片振动,在各叶片表面产生非定常压力,测量各叶片表面的非定常压力并采用影响系数法可以得到以行波模式振动时叶片表面的非定常压力。而我们在数值模拟中使用影响系数法时,不需要在上下两端放置挡板,通过采用周期性边界条件就可以保证流场的周期性。有些学者指出,当叶栅中的叶片数至少为9甚至11个时,结果不会随着叶片数的增加而改变。本文采用了谐波平衡法进行非定常流场计算,研究了叶片数目,马赫数以及振动叶片的位置对影响系数法结果的影响。得出结论,对于本文所研究的叶栅,要得到足够精确地结果,在周期性边界条件下需要至少7个叶片,在挡板边界条件下需要至少13个叶片。振动叶片最合适的位置是在叶栅中部。