文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
基于非定常涡的结构非线性气动伺服弹性研究
姓名:谷迎松
申请学位级别:硕士
专业:固体力学
指导教师:杨智春
20060301
要摘现代飞机上普遍装备了先进的飞行控制系统,采用电传伺服操纵,取代了最初的机械式人力操纵。这在传统的飞机气动弹性系统中又增加了伺服控制环节,即在气动力、弹性力和惯性力耦合的基础上又加入了伺服控制力耦合,从而产生了气动伺服弹性力学,飞行器设计也开始向气动、结构,控制一体化方向发展。在实际工程中,结构非线性往往成为一个不得不考虑的因素,研究这类因素对飞机气动伺服弹性特性的影响就显得尤为重要。而非线性气动弹性研究最直接动方程,在状态空间中对系统的非线性特性加以考察。这种方法最大的优点就是可以直接与控制系统耦合,进而对闭环系统的稳定性特性进行研究。用降阶的连续时间非定常涡方法。首先对二元非定常涡理论作简要介绍和总结,然后将非定常涡控制方程与二元机翼动力学方程耦合得到了状态空间形式的气动弹性方程,进行了线性颤振分析,并与经典法分析结果进行了对比。在结构非线性方面,考虑了一种“中心间隙一千摩擦型”,即迟滞非线性模型,并建立了数学表达式。在此基础上建立了具有这类非线性环节的二元机翼气化方法的结果作对比。最后比较了结构上迟滞非线性特性与中心间隙非线性特性对二元机翼气动弹性系统的颤振特性的影响。随后,针对二元机翼进行了气动伺服弹性研究,主要集中在反馈控制以及延迟反馈控制对气动弹性稳定性的影响。即利用二元机翼的沉浮、俯仰运动的位移、。首先利用频振稳定性特性进行分析,然后利用非定常涡方法,建立含有延迟反馈控制的气动弹性系统的状态空间方程,分析了系统的稳定性,并与频域稳定性分析结果进行了对比,进一步考察了带结构非线性环节情况下的延迟反馈气动伺服弹性系统的最后,对/肪诚氯绾谓⒎窍咝云欧阅P徒行了初步研究。将连续时间域非定常涡控制方程推广到三自由度带操纵面二元机翼模型上。建立其状态空间模型后作线性颤振分析,并与经典猤法分析结果进行了对比。利用操纵面进行反馈控制,考虑了结构非线性因素。进行了无控气动弹性稳定性仿真和主动颤振抑制仿真研究。研究表明,非定常涡方法在结构非线性气动伺服弹性系统分析中是一种行之有效的方法。关键词;非定常涡,气动伺服弹性,延迟反馈控制,迟滞非线性的方法就是时域仿真,即首先求得时域气动力,建立气动伺服弹性系统的时域运本文的研究范围是亚音速、无粘、不可压流,在获取时域非定常气动力时采动弹性方程,进行了非线性颤振分析,并与时域夂戏椒ㄒ约捌涤虻刃域传递函数模型,针对延迟量、反馈增益等参数,对线性气动伺服弹性系统的颤颤振稳定性特性。
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,气动弹性问题也就随之产生。兰利研制的单翼机首次做有动力飞行试验时,发生了机翼断裂并骤然坠落在又”Φ圆⑷衔U庥Ω盟闶鞘桌捎谄跃卜⑸⒁鸬脑帜研允鹿省@特兄弟吸取了兰利的教训,在研究中采用了双翼机尼式加强了机冀结构刚度,从而成功实现了嗲醮味Ψ尚小?杉笔比嗣撬淙幻挥腥鲜兜狡跃参定性的本质,但是已经开始利用经验自觉地修正设计猷避免气动弹性静发散问题。随着两次世界太战的爆发,飞机在战争中的重要作用逐渐发挥出来,气动弹性问题在飞机设计中的地位也越来越突出,气动弹性力学逐渐发展成为懒学科。如今,现代飞机上普遍装备了先进的飞行控制系统,并采用电传伺服操纵,取代了最初的机械式人力操纵:国内外在利用主动控制律设计和伺服控制系统进行颤振抑制方面也进行了一定的研究。在传统的飞机结构中增加伺服控制环节,即在气动力、弹性力和惯性力耦台的基础尤胨欧刂屏︸钐ǎ佑刹∑动伺服弹性力学,飞行器设计也逐渐开始向气动、结构/控制一体化综台设计的方向发展。气动伺服弹性力学主要是研究飞彳亍器在弹性力、惯性力、空气动力和伺服控制力的作用下所引艘的各种力学现象的泛闲匝Э如图甀M糽一械酌三角形即为气动弹性力学三角形,也可概括地说,气动伺服弹性力学是气动弹性力学积伺服控制系统动力学所交叉形成韵~门学抖。去除圈中的伺服控制力顶点虻玫紺提出的经典气动弹性力三角形。可见,气动弹性问题是由于气动力、弹性力和惯性力之间相互作用的结果。按照是否考虑惯性力,可分为气动弹性费力学问题和气动弹性动力学目题。、弹性力作用下的静力学行为。主要研究两方面的内容,即扭转发敲和操纵反效问题。
,主要研究动力稳定性问题和