含間隙折疊舵面顫振響應(yīng)分析.pdf

1、飛行器舵面/翼段氣動彈性問題中的非線性因素主要來自結(jié)構(gòu)、氣動和伺服系統(tǒng)。為了滿足存儲、運輸過程中節(jié)省空間的要求，某些導彈彈翼、艦載飛機機翼會采用折疊舵面/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，會改變舵面的剛度特性，并影響其氣動彈性性能。通常情況下，氣動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固有頻率有很大影響。一般采用模態(tài)振動實驗，以施加周期信號掃頻激勵方式，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)值仿真方法進行分析。
　　本文研究間隙非線性因素對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)振動實驗通常采用周期激勵形式，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、固定預(yù)載等參數(shù)對于舵面主共振情況、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，非線性特點越來越突出，開始出現(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)振動特點接近線性；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彈性力學方程，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算公式。分析了舵面/翼段的顫振規(guī)律：來流速度小于臨界顫振來流速度時，翼段振動穩(wěn)定在零平衡點，且隨來流速度的增大，振動達到穩(wěn)定需要的時間增長；來流速度達到臨界顫振來流速度時，翼段產(chǎn)生顫振并形成穩(wěn)定的振動極限環(huán)；來流速度

4、大于VLC時，翼段顫振失穩(wěn)，且隨著來流速度的增大，顫振失穩(wěn)的速度也提高。舵面/翼段顫振極限環(huán)存在的來流速度區(qū)域很小，超過這一來流速度區(qū)域，顫振運動幾乎立刻發(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)、間隙等因素對于舵面顫振頻率的影響，飛行馬赫數(shù)和間隙對于顫振規(guī)律沒有影響。但飛行馬赫數(shù)對于翼段顫振的影響很大，隨著飛行馬赫數(shù)的增大，臨界顫振來流速度增大，顫振頻率也增大，而間隙的變化對于翼段顫振的影響很小。并對比了在