采用乘性速压摄动的频域气动伺服弹性稳定性分析--《机械科学与技术》2011年11期
采用乘性速压摄动的频域气动伺服弹性稳定性分析
【摘要】：在乘性速压摄动的频域颤振预测方法基础上,将乘性速压摄动表达式引入到频域气动伺服弹性运动方程中,建立了其μ框架,从而可以通过频域μ分析来确定气动伺服弹性稳定临界点。该方法直接应用频域气动力进行求解,属于完全频域方法。用该方法分析了某型飞机及其偏航/滚转飞控系统构成的多输入/多输出气动伺服弹性系统的稳定临界点。结果表明该方法与p-k法所得的结果吻合很好。
【作者单位】：
【基金】：
【分类号】：V211.47【正文快照】：
气动伺服弹性力学(Aeroservoelasticity,ASE)主要研究弹性力、惯性力、气动力以及伺服控制系统之间的相互作用[1～5]。针对ASE系统稳定裕度的研究较为广泛[6,7],研究伺服控制系统对闭环颤振特性的影响,即确定ASE系统的稳定临界点,也是较为重要的。目前所用ASE稳定临界点的分
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阵风减缓系统传感器失效影响研究
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基于当地流活塞理论全机组合体颤振及气动伺服弹性分析.pdf 96页
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复旦大学博士学位论文
本文针对超声速、高超声速飞行器的发展需求，结合我国飞行器设计研制的
实际需要，开展超声速、高超声速非定常气动力计算方法以及全机组合体超声速
颤振和气动伺服弹性分析方法研究，完成了如下研究内容：
发展和完善了结合CFD的当地流活塞理论，推导了微分形式表示的任意外形
曲面垂直于物面方向振动产生的下洗速度表达式和当地流活塞理论计算旋成体
机身、对称翼型升力面非定常气动力的表达式，将当地流活塞理论推广应用到带
攻角三维升力面和旋成体机身的非定常气动力计算中，为全机组合体的颤振及气
动伺服弹性分析奠定了基础。设计了翼一身一舵组合体模型，开展了风洞测压试验，
验证了CFD数值模拟求解Euler歹Y程和N—S方程来获取准确的当地流参数的方法。
针对以往当地流活塞理论仅应用于升力面非定常气动力的计算，尚未在旋成
体机身上应用和验证的情况，设计了旋成体机身测压模型和激励装置，利用高超
声速风洞进行动态测压试验，测量不同来流马赫数及攻角下振动模型的压力分
布，验证了结合CFD的当地流活塞理论计算旋成体弹身非定常气动力的方法和计
开发了利用CFD数值求解当地流参数，当地流活塞理论计算非定常气动力
进行全机组合体大攻角颤振及气动伺服弹性稳定性分析计算的成套方法和程序。
颤振计算结果接近非定常气动力采用CFD数值方法计算的CFD／CSD直接耦合
的方法，而计算速度却提高了百倍以上。以典型翼．身组合体飞行器为算例，研
究了攻角对组合体颤振的影响，结果显示高马赫数下攻角使得颤振边界大幅下
降，必须在设计中加以重视；以及复杂组合体和多模态自由度耦合条件下，不同
模态耦合程度的变化会引起颤振边界非单调性变化。通过调节控制系统中敏感元
件的位置参数，研究了敏感元件位置改变对系统稳定性的影响规律，并通过串联
结构陷幅滤波器提高了系统的气动伺服弹性稳定性，为飞行器设计提供了有益的
参考结论。
关键词：超声速高超声速颤振气动伺服弹性非定常气动力当地流活塞理论
中图分类号：V211．47
复旦大学博士学位论文
Thisthesisfocusesonthemethodfor
supersonic
calculating
hypersonic
forceandaeroelasticof
aircraft,which
unsteadyaerodyrnamic
analysiscomplete
vehicle．The
hypersonic
requirementsdevelopmentsupersonic
workshavebeenstudiedinthisthesis．
basedlocal
pistontheory
developed．Theexpressions
derivedfordownwashof
curvedsurface
velocityarbitrary
unsteadyaerodynamic
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