一種帶控制面的三自由度機(jī)翼的顫振邊界預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉顫振邊界預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶控制面的三自由度機(jī)翼的顫振 邊界預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 顫振試驗(yàn)是飛行器設(shè)計(jì)工作中必需的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過試驗(yàn)得到的顫振邊界能 夠確定飛行器的飛行包線，進(jìn)而評(píng)判飛行器性能與保障飛行安全。
[0003] 顫振試驗(yàn)中常用的顫振邊界預(yù)測方法是速度-阻尼比外推法，在不同風(fēng)速下采集 振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)識(shí)別不同模態(tài)的頻率與阻尼比，擬合危險(xiǎn)模態(tài)的阻尼比相對于風(fēng)速的變化曲 線，外推曲線得到阻尼比降為零風(fēng)速即為顫振速度。
[0004] 然而阻尼比與風(fēng)速并非線性的關(guān)系，通常情況下，危險(xiǎn)模態(tài)的阻尼比只在靠近顫 振邊界的風(fēng)速時(shí)才有下降趨勢，這將不利于顫振邊界的提前預(yù)測，特別地，對于突發(fā)型顫 振，速度-阻尼比外推法可能會(huì)失去預(yù)測顫振邊界的能力。
[0005] 此外，因?yàn)槭艿皆肼暤挠绊?，阻尼比的識(shí)別不可避免地將具有一定的誤差，而速 度-阻尼法僅以阻尼比作為外推依據(jù)，這種誤差將在外推過程中放大，很容易造成外推失 真。
[0006] ZimmermanandWeissenburger提出了一種Z-W方法，可以進(jìn)行典型機(jī)翼彎扭f禹合 的顫振邊界預(yù)測，然而該方法只適用于二元機(jī)翼，對帶控制面的三自由度機(jī)翼并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，速度-阻尼法無法較早預(yù)測三自由度顫振邊界 的問題，本發(fā)明通過識(shí)別模態(tài)參數(shù)，并通過模態(tài)參數(shù)獲得穩(wěn)定判據(jù)，對穩(wěn)定判據(jù)進(jìn)行直線擬 合外推，獲得誤差較小的顫振預(yù)測邊界。
[0008] 技術(shù)方案：一種帶控制面的三自由度機(jī)翼的顫振邊界預(yù)測方法，其特征在于，該方 法包括以下步驟：
[0009] 步驟1)在固定風(fēng)速值下，通過模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法識(shí)別機(jī)翼的沉浮、俯仰與控制面 偏轉(zhuǎn)三個(gè)模態(tài)的頻率參數(shù)與阻尼比gi參數(shù)；
[0010] 步驟2)采用步驟1)中獲得的三個(gè)模態(tài)的參數(shù)構(gòu)造特征方程式 sS+Ay+Ay+Ay+Ay+Ap+Af0,特征方程的特征系數(shù)A的計(jì)算公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種帶控制面的三自由度機(jī)翼的顫振邊界預(yù)測方法，其特征在于，該方法包括以下 步驟： 1) 在固定風(fēng)速值下，通過模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法識(shí)別機(jī)翼的沉浮、俯仰與控制面偏轉(zhuǎn)三個(gè) 模態(tài)的頻率《i參數(shù)與阻尼比gi參數(shù)； 2) 米用步驟1)中獲得的二個(gè)模態(tài)的參數(shù)構(gòu)造特征方程式se+A^+Ay+Ay+Ay+AiS+Ad =0,特征方程的特征系數(shù)A的計(jì)算公式如下：
其中： A0、A"A2、A3、A4、八5分別是特征方程的系數(shù)； i、j、k分別是疊加運(yùn)算的系數(shù)，具體數(shù)值為疊加運(yùn)算符上的數(shù)值； 3) 根據(jù)勞斯穩(wěn)定判據(jù)，由以上特征系數(shù)A計(jì)算勞斯表前兩列系數(shù)，其計(jì)算公式如下：
其中， Pn為勞斯列表第一行第一列； P21為勞斯列表第二行第一列；P22為勞斯列表第二行第二列； P31為勞斯列表第三行第一列；P32為勞斯列表第三行第二列； P41為勞斯列表第四行第一列；P42為勞斯列表第四行第二列； P51為勞斯列表第五行第一列； 4) 由勞斯表系數(shù)計(jì)算出穩(wěn)定性判據(jù)F3:
5) 給定判定值N，0〈N〈1 ; 選取兩個(gè)不同數(shù)值的風(fēng)速，數(shù)值分別為X、Y，選取測量風(fēng)速值為Z; 6) 利用步驟1)到步驟4)分別計(jì)算風(fēng)速值X、Y、Z的穩(wěn)定性判據(jù)；根據(jù)步驟5)中三個(gè) 風(fēng)速值和其分別對應(yīng)的穩(wěn)定性判據(jù)值，繪制穩(wěn)定性判據(jù)值相對于風(fēng)速的變化曲線，進(jìn)行直 線擬合并外推出F3降為0時(shí)的風(fēng)速S，設(shè)定該風(fēng)速S作為此刻測量風(fēng)速下的預(yù)測顫振邊界 速度，即預(yù)測顫振邊界速度為S; 7) 設(shè)定替換風(fēng)速T，T值大于X、Y、Z中的最大值；用替換風(fēng)速T替換更新X、Y、Z中的 最小值，重復(fù)步驟5) -7)，直到預(yù)測顫振速度S與替換風(fēng)速T的差值小于判定值N;此時(shí)認(rèn)定 預(yù)測顫振邊界速度S為臨界點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶控制面的三自由度機(jī)翼的顫振邊界預(yù)測方法，其特征在 于，判定值N= 0. 5。
【專利摘要】發(fā)明公開了一種帶控制面的三自由度機(jī)翼的顫振邊界預(yù)測方法，首先通過模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法識(shí)別機(jī)翼的沉浮、俯仰與控制面偏轉(zhuǎn)三個(gè)主要模態(tài)的頻率與阻尼比，然后采用這些模態(tài)參數(shù)構(gòu)造特征方程式并求解其特征系數(shù)，由特征系數(shù)計(jì)算一個(gè)穩(wěn)定性判據(jù)F3；在每個(gè)不同風(fēng)速下根據(jù)響應(yīng)信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的F3，采用直線擬合外推顫振邊界。該發(fā)明適用于帶控制面的三自由度機(jī)翼的顫振邊界預(yù)測，能夠在較低風(fēng)速下預(yù)測顫振邊界，有助于提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性與安全性。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104615863
【申請?zhí)枴緾N201510019577
【發(fā)明人】周麗, 李揚(yáng), 楊秉才
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月14日