含間隙折疊舵面顫振響應(yīng)分析.pdf

1、飛行器舵面/翼段氣動(dòng)彈性問(wèn)題中的非線性因素主要來(lái)自結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)和伺服系統(tǒng)。為了滿足存儲(chǔ)、運(yùn)輸過(guò)程中節(jié)省空間的要求，某些導(dǎo)彈彈翼、艦載飛機(jī)機(jī)翼會(huì)采用折疊舵面/翼段結(jié)構(gòu)。在折疊舵面鉸鏈連接處不可避免存在的間隙，會(huì)改變舵面的剛度特性，并影響其氣動(dòng)彈性性能。通常情況下，氣動(dòng)顫振頻率就是舵面結(jié)構(gòu)的最低階固有頻率，而結(jié)構(gòu)間隙的零或近零剛度對(duì)固有頻率有很大影響。一般采用模態(tài)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，以施加周期信號(hào)掃頻激勵(lì)方式，獲得含間隙結(jié)構(gòu)的固有頻率。結(jié)構(gòu)間隙也影響著

2、舵面的顫振情況，一般采用數(shù)值仿真方法進(jìn)行分析。
　　本文研究間隙非線性因素對(duì)于主共振以及顫振頻率的影響，主要內(nèi)容如下：
　　第一部分：考慮到模態(tài)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)通常采用周期激勵(lì)形式，應(yīng)用平均法并結(jié)合數(shù)值仿真，研究含間隙舵面/翼段的主共振響應(yīng)，分析間隙、外激勵(lì)、固定預(yù)載等參數(shù)對(duì)于舵面主共振情況、特別是共振頻率范圍變化的影響規(guī)律。隨著間隙增大，主共振響應(yīng)曲線整體向左移動(dòng)，非線性特點(diǎn)越來(lái)越突出，開(kāi)始出現(xiàn)振幅跳躍和滯后現(xiàn)象；隨著外激力增大，

3、非線性的影響降低，振幅跳躍現(xiàn)象逐漸消失，系統(tǒng)振動(dòng)特點(diǎn)接近線性；隨著固定預(yù)載增大，共振形態(tài)變化較大。
　　第二部分：應(yīng)用活塞理論建立含間隙飛行舵面的氣動(dòng)彈性力學(xué)方程，采用增量諧波平衡法分析舵面顫振，給出了舵面顫振頻率的計(jì)算公式。分析了舵面/翼段的顫振規(guī)律：來(lái)流速度小于臨界顫振來(lái)流速度時(shí)，翼段振動(dòng)穩(wěn)定在零平衡點(diǎn)，且隨來(lái)流速度的增大，振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定需要的時(shí)間增長(zhǎng)；來(lái)流速度達(dá)到臨界顫振來(lái)流速度時(shí)，翼段產(chǎn)生顫振并形成穩(wěn)定的振動(dòng)極限環(huán)；來(lái)流速度

4、大于VLC時(shí)，翼段顫振失穩(wěn)，且隨著來(lái)流速度的增大，顫振失穩(wěn)的速度也提高。舵面/翼段顫振極限環(huán)存在的來(lái)流速度區(qū)域很小，超過(guò)這一來(lái)流速度區(qū)域，顫振運(yùn)動(dòng)幾乎立刻發(fā)散。
　　第三部分：在第二部分基礎(chǔ)上，數(shù)值仿真、分析飛行馬赫數(shù)、間隙等因素對(duì)于舵面顫振頻率的影響，飛行馬赫數(shù)和間隙對(duì)于顫振規(guī)律沒(méi)有影響。但飛行馬赫數(shù)對(duì)于翼段顫振的影響很大，隨著飛行馬赫數(shù)的增大，臨界顫振來(lái)流速度增大，顫振頻率也增大，而間隙的變化對(duì)于翼段顫振的影響很小。并對(duì)比了在