大展弦比機(jī)翼的建模與動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、現(xiàn)在的大型運(yùn)輸機(jī)，大型客機(jī)及執(zhí)行遠(yuǎn)程戰(zhàn)略任務(wù)的轟炸機(jī)，偵察機(jī)多采用大展弦比機(jī)翼。飛行器使用大展弦比機(jī)翼可以有效減小能耗，但大展弦比機(jī)翼由于自身結(jié)構(gòu)的細(xì)長(zhǎng)型，在重力與氣動(dòng)力的作用下，會(huì)產(chǎn)生較大變形。機(jī)翼大變形時(shí)需考慮自身結(jié)構(gòu)變形的幾何非線性特征，此時(shí)要想較為準(zhǔn)確的獲知機(jī)翼的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須建立計(jì)入幾何非線性及其它非線性因素影響的機(jī)翼的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程，再以此非線性方程為基礎(chǔ)綜合氣動(dòng)力的作用才能對(duì)機(jī)翼展開(kāi)分析?；谝陨系乃枷?，本文的研究工作將圍

2、繞以下方面展開(kāi)。
　　1.將大展弦比機(jī)翼視為一根懸臂的Euler-Bernoulli梁，以梁截面的軸向位移，彎曲位移以及繞截面法線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角作為運(yùn)動(dòng)變量。在Euler-Bernoulli梁的假設(shè)下結(jié)合Lagrange-Green應(yīng)變公式以及剛體有限轉(zhuǎn)動(dòng)理論推導(dǎo)出梁截面的運(yùn)動(dòng)變量與應(yīng)變的關(guān)系，并同時(shí)得到梁每一微段在變形時(shí)的動(dòng)能表達(dá)式。利用Hamilton原理建立大展弦比機(jī)翼的控制方程，該控制方程是一個(gè)彎扭耦合的非線性方程。
　

3、　2.給出機(jī)翼的剛性截面在變形后相對(duì)于來(lái)流的位置及速度，并得到機(jī)翼在變形后的有效攻角表達(dá)式。結(jié)合準(zhǔn)定常氣動(dòng)力模型給出機(jī)翼變形時(shí)每一微段的氣動(dòng)升力與氣動(dòng)力矩從而列出機(jī)翼的氣動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)方程。利用Galerkin離散方法，將機(jī)翼振動(dòng)的線性模態(tài)函數(shù)代入所得到的氣動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)偏微分方程組，從而獲得模態(tài)空間下的運(yùn)動(dòng)常微分方程組。
　　3.機(jī)翼可以視為在一個(gè)變形較大的平衡位置附近作微幅振動(dòng)，分析機(jī)翼的動(dòng)力學(xué)特性時(shí)，將模態(tài)空間下的機(jī)翼振動(dòng)方程在

4、平衡位置附近進(jìn)行線性化，以線性化后的方程組為基礎(chǔ)探究由于變形的非線性對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率等動(dòng)力學(xué)特性的影響。利用線性化后的方程在一定的來(lái)流速度區(qū)間下對(duì)機(jī)翼進(jìn)行氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性分析，從而進(jìn)一步分析結(jié)構(gòu)的非線性因素對(duì)顫振臨界速度的影響。在得到顫振臨界速度后，在顫振臨界速度附近對(duì)機(jī)翼的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域上模擬。模擬結(jié)果顯示當(dāng)來(lái)流速度靠近但略小于顫振臨界點(diǎn)的來(lái)流速度時(shí)，在一定擾動(dòng)下機(jī)翼的運(yùn)動(dòng)并不會(huì)衰減，最終將變?yōu)榫哂幸欢ǚ档闹芷谶\(yùn)動(dòng)。非線性因素