静不安定飞机缩比模型跨声速颤振试验技术

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1、第!"卷第#期四川理工学院学报!自然科学版"=',>!"?;'>#$"#%年$月&'()*+,'-./01(+*2*/34)5/67'-.0/4*0489*:/*44)/*:!;+6()+,.0/4*049$"#%文章编号!!"#$%!&'(")*!##*!%**'(%*"+,-!!*.!!/"$01.2324.)*!#.*!.*(静不安定飞机缩比模型跨声速颤振试验技术##$冉玉国#李秋彦#杨兴华!#I中航工业成都飞机设计研究所"成都B#""E#,$I中国空气动力研究与发展中心高速所"四川绵阳B$#"""#88摘8要!全机缩比模型跨声速颤振试验是飞行器气

2、弹设计验证工作的重要环节#借助该试验可研究跨声速区空气压缩性效应#并有效获得飞行器的跨声速颤振边界$通过总结)梳理多次部件级跨声速颤振试验研究经验#并基于某型翼身模态高度耦合的静不安定飞机全模试验研究#较全面地阐述了目前全模跨声速颤振模型设计)地面试验及风洞试验技术#可供工程应用借鉴$关键词!跨声速颤振试验'全机相似模型'模态耦合'模态试验'静不安定飞机中图分类号!WP##D文献标志码!N进以及技术领先为代表"其中"美国;N.NJ+*:,47WLW引言&`'风洞先后承担了PKD`%VK#R#%@K###%VKD%P%R%%飞行器颤振是机体结构动力特性与非定常气动力LVK#"%

3、@#R%@#D%P#%@#B%P%B%%f$E%VK#%%P%%%%的耦合问题"对飞行器设计起着至关重要的作用$随@#`9^@等一系列军民用飞机跨声速气弹试验"包括数着计算机技术与数值分析方法的广泛发展"在结构方十次部件%半模与全模试验,俄罗斯中央空气流体动力面"有限元方法日趋完善"结构动力学分析技术日渐成研究院!W5N_Y#W#"B^W#"E^W#$`风洞则承担了苏霍伊%熟,在空气动力方面"V@L技术得到广泛发展"非定常米格等设计局多型飞机跨声速颤振试验项目$气动力数值模拟精度也越来越高%计算速度越来越快$国内跨声速颤振试验研究工作起步较晚"初期借&#CR'V@L^V.L耦

4、合分析技术的应用大大促进了气弹分助对外合作项目进行摸索"近年来发展迅速"多个科研析技术的发展"但跨声速颤振问题仍旧是目前国内气院所已成功开展了多次军民用飞机部件级!平尾%鸭弹数值计算的难点"尚无在飞机型号设计中经过试验翼%垂尾与机翼等#跨声速颤振试验"逐步建立起了完验证并得到广泛认可的成熟分析手段"跨声速颤振风整的模型设计%制造%地面振动试验及风洞试验流程"洞试验依旧是现阶段型号飞机研制中广泛采用的研究形成了可靠高效的高精度设计与试验方法$全机级&DC%'手段$!全模#跨声速颤振风洞试验方面"国内科研院所近年由于跨声速区域存在激波与混合流场等"跨声速区来也进行了摸索研究"取得

5、了显著的研究成果$全模非定常气动力呈现高度的非线性"使得大多数飞机在该颤振试验技术包括全模颤振模型结构设计%模型防护区域内的颤振边界出现(凹坑)现象"因此"对飞机在该系统设计%全模自由支持系统设计%地面试验%风洞试区域的非定常气动力及颤振特性进行准确分析并开展验等技术领域"该试验技术难度大%安全风险高%执行针对性设计"是型号研制中进行低空大表速颤振试飞前成本高$本文基于某型先进布局飞机全模跨声速颤振的必要环节与前提条件$试验项目实践"较为全面地阐述了全模颤振试验各项国外从$"世纪B"年代即开始进行飞机部件及全关键技术要求及常用方法"具有较强的工程实用价值"机跨声速试验"尤以美

6、俄两国起步早%研究深入%设备先可供参考与借鉴$收稿日期!$"#BC"RC"B作者简介!冉玉国!#E`#C"#男#四川成都人#高级工程师#硕士#主要从事飞行器气弹设计与试验方面的研究#!9CF+/,")7:*(++G#$BI0'FD"四川理工学院学报!自然科学版"????????????$"#%年$月声速颤振模型设计的难度与技术风险$#模型设计技术尺寸%速压与密度等三个基本比例尺确定后"可根跨声速颤振试验模型以相似律为准则开展设计"须据相似推导出的诱导比例尺获得诱导比例尺"如频率比满足与模拟对象的外形相似%质量特性相似%刚度分布例尺%质量比例尺%转动惯量比例尺%力比例尺%刚度与

7、相似"其中质量特性与刚度分布相似综合表现为模态相柔度比例尺等$似"包含模态频率相似与模态振型相似两方面$为了保!9)结构设计技术证模型在风洞试验过程中的安全"颤振模型设计需同时全机跨声速颤振模型!简称(全模)#结构设计大体考虑其自身强度性能及试验防护系统设计"对模型实现上分为三种方法"即动力相似方法%结构相似方法和准被动与主动双重防护$结构相似方法$其中"动力相似设计方法通常采用梁全机跨声速颤振模型设计技术包括比例尺选取%结架%变厚度板等模拟刚度分布"通过调整结构的尺寸使构设计%结构参数优化%质量配置%