基于弹性模型的飞机操纵动响应分析

目的 更好地研究飞机在操纵情况下的机体载荷和机体响应,同时验证动态响应分析模型和方法。方法 以某型飞机突风载荷分析用的动气弹仿真模型为基础,考虑机体弹性修正和气动模型修正,梳理试验试飞的舵偏数据,利用MSC软件的动气弹仿真分析模块,将试飞的舵偏数据作为输入信号,开展舵面操纵情况下的机体响应仿真,并将飞机操纵情况下的机体响应分析结果与试验试飞结果进行对比。结果 经过仿真和对比分析可以发现,分析数据和试飞数据整体吻合较好,能够较好地表征飞机的气动特性和结构动力学特性,同时在分析数据和试飞数据中均有比较明显的机体弹性响应成分。对于弹性飞机而言,除操纵造成的机体刚体响应外,机体弹性会带来额外的振动响应,对于特定的部位,这种振动可能是不可忽略的,需要根据具体情况进行详细分析。结论 这种振动响应对飞机操纵、乘客舒适性是否会产生不利影响,需要进一步开展研究工作。     

基于舵面振荡激励试飞的飞机动特性识别与修正

目的通过试飞的方法,识别飞机的动态特性,包括模态频率、舵面效率、阻尼等,用以修正飞机的动响应分析模型。方法舵面振荡虽然是电传操纵飞机的一种故障情况,但是可以主动地应用于试飞,作为频域激励施加于飞机上,获得飞行状态下飞机的频响特性。通过对比试飞数据和模型分析结果,识别并修正动响应模型的模态频率、舵面效率、阻尼等参数,来建立更接近实际飞机的动响应分析模型。结果舵面振荡激励试飞数据与动响应模型振荡分析的结果在趋势上较为一致,通过对动响应模型参数的识别和修正,提高了动响应模型的准确度。结论舵面振荡激励作为一种频域激励,是飞机地面共振试验(GVT)的补充和发展,可便捷地应用于飞机的试飞试验,从而识别和修正动响应分析模型。     

直升机颤振试飞激励系统的设计与实现

针对电传直升机结构动力学稳定性和飞行品质相关试飞科目的需求,首次设计了采用基于PowerPC和国产嵌入式实时操作系统ACoreOS架构的直升机颤振试飞激励系统。针对直升机复杂传动关系,采用多通道耦合激励输出技术和可靠的多种保安监控策略,实现了高精度、高可靠性的激励输出。通过仿真测试及设备实际工程应用,验证了该直升机颤振试飞激励系统设计的有效性和设备的适用性。为有效降低试飞风险,提高试飞效率,缩短试飞周期,提供强有力的支持保障。     

颤振飞行试验激励技术发展的回顾和展望

首先对颤振发生机理、颤振飞行试验实施过程及颤振激励的重要性进行了简单介绍,然后对颤振激励方法的发展历程进行了回顾,对不同颤振激励技术的特点进行了详细分析,并提出了激励技术的选择原则和方法,得出不同激励方法的最佳适用对象。最后,结合新型飞机技术发展需求,对颤振激励技术的发展趋势进行了展望。不同的颤振激励技术服务、支持了不同型号飞机的飞行试验工作,随着各种超高速、轻型化、智能化飞机的出现,对各种新型颤振激励技术的需求会层出不穷,文中的工作对不同特点试验飞机颤振激励技术的选用给出有益的建议和参考。     

基于疲劳累积损伤等效理论的PCB板振动加速试验研究

目的建立小样本情况下,通过试验及仿真结合求解PCB板在随机振动激励下的振动加速因子的方法。方法以疲劳累计损伤等效为研究基础,以PCB板为研究对象,通过实验室的动力学环境模拟试验,在施加相同谱型不同量级的随机激励载荷下的振动加速因子,并通过采用试验数据对仿真局部模型修正的方法得出PCB板在随机振动激励载荷下的振动加速因子。结果通过试验数据与仿真计算结果的对比,两种方法得出的振动加速因子的误差在5%以内,满足工程实践精度要求。且进一步的证实了该方法的可行性。结论对于不同种类的PCB板在进行小样本摸底试验及随机振动仿真计算的前提下,确定电路板产品的薄弱位置,之后通过疲劳仿真计算局部的疲劳寿命便可以求得一定精度要求下的振动加速因子。     

复合材料尾翼前缘结构抗鸟撞仿真及试验验证研究

目的 依据适航条款25.631的要求,对飞机复材尾翼前缘结构抗鸟撞能力进行仿真分析及试验验证。方法 根据复材鸟撞仿真计算的需要,建立了获取复材动态力学性能参数的试验矩阵,开展了复材动态力学性能测试及本构模型参数标定。应用标定后的复材本构模型参数,对尾翼前缘结构的抗鸟撞能力进行了仿真分析,同时开展了试验验证。结果 试验结果与仿真结果良好的一致性,表明建立的鸟撞数值仿真模型能够较合理地预计尾翼前缘结构的损伤。结论 建立的试验证矩阵和经试验验证过的复材鸟撞仿真分析方法对飞机结构抗鸟撞设计具有一定的指导作用。     

多维激励下结构随机振动响应分析

基于随机振动方法,以谱函数分析的方式,给出了典型结构在多维激励下的振动响应计算公式。根据理论分析的结果,计算了多激励单轴向和多激励多轴向的算例。结果表明,对于线性结构,多维激励下结构振动的响应谱为轴向上各个激励点时响应谱的叠加,但由于各点激励下结构振动的振型函数不同,结构响应可能比单个激励点激励时响应大,也可能小;在一些情况下,结构响应会丢失反对称振型的响应。多维激励下振型函数对结构响应的影响,应该引起工程结构设计人员的重视。     

全复合材料翼面振动主动控制技术研究

目的减小复合材料结构振动响应。方法以全复合材料翼面为研究对象,结合该翼面结构有限元模型,建立带有压电作动器的结构动力学仿真模型。利用PID(Proportional,Integral and Differential)控制理论设计主动控制律,基于Simulink仿真平台设计控制律程序,通过控制律变参分析得出PID控制各参数的设计规律,基于仿真模型进行主动控制仿真试验。以仿真试验结果为基础,在复合材料翼面上进行振动主动控制地面试验。结果有效地控制了复合材料翼面振动响应,振动响应减小了79.74%,验证了模型和控制律设计的有效性。结论以压电作动器作为控制作动器,通过PID控制理论设计控制律,能够有效控制全复合材料翼面振动,使振动减小。     

基于VMD时频分析方法的颤振试飞应用研究

目的 针对颤振信号信噪比低、模态密集、非平稳的特点,发展一种能更好地应用于实际颤振试飞信号的时频分析方法。方法 采用近年来新发展的变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)方法把复杂信号分解为单一组分的本征模函数(Intrinsic Mode Function, IMF),再对其进行希尔伯特变换,求得每一阶本征模函数的瞬时幅值和瞬时频率,从而进行信号的时频分析。结果 仿真算例验证了基于VMD的时频分析方法在展现非平稳信号时频特征方面的有效性。将该方法应用于实际颤振试飞的异常振动数据,可得到准确清晰的时频图,很好地展示出外挂物的极限坏振荡过程。结论 该方法可作为颤振试飞信号时频分析的有力工具,有助于分析异常数据,确定故障来源,为后续问题解决提供支撑。     

典型锥形结构两点响应控制试验研究

目的研究小长径比结构进行两点振动响应控制时的可行性,提升地面振动模拟真实性。方法针对一长径比约3:1的短圆锥结构,首先以圆锥表面气动载荷为振动输入载荷,通过数值仿真获得结构在自由状态下内部两点的加速度功率谱密度曲线,再采用激励杆和激励板的形式进行两点激励加载,控制要求的两点加速度响应。将真实响应的控制结果与常用梯形谱的控制结果进行对比,分析控制的有效性及结果的合理性。结果通过对比不同的两点激励加载部位,发现振动控制效果会存在明显差异,以仿真的结构响应作为振动控制谱,具有良好的振动控制效果,实际控制的功率谱密度曲线只在局部"谷"的地方和低频段出现超差,实际均方根值与要求均方根值差异较小。结论以仿真得到的结构内部响应作为振动控制谱,可以提高结构地面振动考核的真实性。当振动激励部位选择合适时,对于小长径比结构,也可以得到良好的控制效果。     

机翼带外挂高阶高频颤振特性研究

目的研究机翼带多外挂物引起的高阶高频颤振的特性,为类似事例提供参考。方法基于某飞机带多外挂物构形进行结构动力学建模与修正、颤振计算分析和低速颤振风洞试验,最终进行颤振飞行试验验证。结果颤振计算分析和低速颤振风洞试验,可以得出明显的以副翼旋转和机翼二扭为主的高阶高频颤振,颤振飞行试验随着速度的增加,频谱分析图中低频峰值逐渐减小,高频峰值不断明显,与风洞试验规律基本一致,有高阶高频颤振迹象。结论各种研究方法均可得出高阶高频颤振现象及其特点,基本证实高阶高频颤振的存在。     

再入飞行振动环境试验等效性探讨

目的提高再入体实验室模拟再入飞行振动环境的等效性,确保地面环境试验结果的可靠性。方法首先分析再入飞行过程中受脉动压力等因素影响诱发的振动环境载荷特征。其次,基于飞行实测数据,分析再入飞行振动响应的空间分布规律和频域能量分布特征。最后,将飞行试验实测数据与传统实验室振动模拟试验结果进行对比,从载荷传递规律、空间分布规律、频谱特征等方面对主要关注区域"天地"响应存在的差异进行探讨,研究实验室等效模拟再入飞行振动环境的因素。结果针对特定的再入体结构,设置有限等效响应目标点,通过对试验系统动态特性分析、夹具优化设计、试验控制方式、振动台激振模式等多方面综合研究,可以提升再入飞行振动环境模拟等效性。结论提出了以"天地一致性"为目标的工程可行措施和实验室振动试验等效原则,为再入飞行振动环境的实验室等效模拟提供了支撑。     

导弹运输环境的单轴振动台模拟试验技术

简述了导弹运输环境的单轴振动模拟试验技术针对战术导弹特点建立平面解耦的导弹-贮运发射箱-运输车底板的离散化模型,给出了相应的用频响函数表示的多点响应与单点激励的关系式,采用跑车试验实测的弹体结构响应,求取单点激励载荷谱在最小二乘意义上的最优解,从而实现利用普通单轴振动台的单点激励进行导弹运输环境的试验室模拟。     

多点激励振动试验振前优化方法研究

目的研究多点激励振动试验的振前优化方法。方法提出一种基于传递函数的多点激励振动试验的动态仿真方法,通过振前仿真可以实现试验方案和试验参数的优化。通过预试验获取传递函数矩阵,然后以传递函数为仿真对象,以时域信号的卷积代替时域信号的驱动,最后模拟MIMO控制仪的控制过程形成一套完整的仿真试验方法。结果通过仿真结果和试验结果的对比,仿真精度较高,完全能够说明实际的试验控制状态。结论实际应用表明,通过振前仿真进行试验方案和控制参数的优化,有效减少了预试验的时间和次数,达到了较好的控制效果。     

基于模态实验的细长体两点激振试验方案的制定

目的细长体两点激振试验方案中,更好地选择激励位置、控制位置和悬挂点的位置。方法制定两点激振试验方案时需要参考试件的模态信息。结果根据试验方案的确定方法和模态试验理论,利用试件模型的模态试验结果,建立了一种试验方案制定时的激振位置、控制位置、悬挂位置计算方法,量化了试验方案的确定方法。结论通过两种试验方案控制位置、悬挂位置计算数值的对比,可以直观地对比不同试验方案的优劣,有利于两点激振试验方案的制定和选择。     

大气边界层环境影响效应的仿真试验

研究利用动力模拟与气候统计相结合的方法建立典型大气边界层环境基本要素(风速、温度、气压和密度)场仿真模型,以低空飞行器为仿真算例,在实现大气边界层环境仿真模型与飞行动力学仿真模型耦合的基础上,开展大气边界层环境影响效应的仿真试验,分析大气边界层环境对低空飞行器飞行轨迹和姿态特性的影响.通过探索大气边界层环境模型建立的可行性及其对低空飞行器影响的基本规律,为进一步开展大气环境对武器系统影响评估研究提供思路.     

基于PANDA平台的飞行器脉动压力激励随机振动响应分析

目的形成自主再入飞行数值模拟预测技术。方法采用模态叠加法开展自由结构的多点脉动压力激励随机振动响应分析,基于PANDA高性能力学分析平台进行并行实现研究,构建相应的求解模块。针对飞行器再入过程,基于自主研发的软件模块,分析飞行器自由状态的模态特性及其在实测脉动压力载荷下的振动响应,并与商业软件分析结果进行比对。结果模态振型的误差小于0.2%,位移均方根响应云纹分布一致,最大值和最小值的误差分别为1.93%和6.14%。结论验证了相关功能的正确性,证明PANDA平台可以用于实际工程的结构分析中。