多控制面飞机的全机颤振主动抑制设计

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1、第31卷2010年第8期8月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINlCAV01．31No．8Aug．2010文章编号：1000一6893(2010)08—1501一08多控制面飞机的全机颤振主动抑制设计杨超1，宋晨1，吴志刚1，张瞿辉2(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)(2．成都飞机设计研究所技术中心，四川成都610092)ActiveFlutterSuppressionofAirplaneConfigurationwithMultip

2、leControlSurfacesYangCha01，SongChenl，WuZhigan91，ZhangQuhui2(1．SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)(2．TechnicalCenter，ChengduAircraftDesign&ResearchInstitute，Chengdu610092，China)摘要：

3、以仿F／A-18A外形的全机模型为对象，研究多输入／多输出(MIMO)飞机颤振主动抑制(AFS)设计方法和特点。控制律采用线性二次型高斯(LQG)方法。结合平衡截断法降阶。首先，仅用机翼舵面对机翼部件和全机设计AFS控制律；然后，全动平尾参与AFS控制；最后，机身额外加装小翼，与机翼舵面联合控制，考察AFS效果。研究发现：单独机翼AFS效果显著，颤振速度提高28％；全机构型有机身模态参与颤振，仅用机翼舵面，低阶控制律颤振速度增量仅为4．6％；全动平尾参与控制可改善低频颧振，但存在低速的高频不稳定

4、模态；机身小翼与机翼舵面联合控制，AFS控制效果可达14．9％。最终，筛选出机翼后缘内侧舵面与机身小翼两组控制面进行AFS设计，即可达到14．5％的颤振速度增量，是较为理想的AFS方案。关键词：气动弹性；颤振主动抑制；最优控制；模型降阶；平衡截断中图分类号：V215．3文献标识码：AAbstract：Activefluttersuppression(AFS)ofamulti—input／multi—output(MIMO)airplaneconfigurationisstudiedonanimi

5、tationalF／A-18Amodel．ThecontrollersaredesignedbylinearquadraticGaussian(LQG)methodtruncatedbyabalancedtruncationmethod．First，bymerelyusingthewingflaps，theAFSofthewingandtheairplaneareperformed．Then，all—movinghorizontalempennageareinvolvedintoflutterc

6、ontr01．Fi—nally，apairoffuselageflapsiscombinedwiththewingflapsforAFS．ItisfoundthattheAFSofthewingiseffectivewiththeflutterspeedincreasingby28％．However，theincrementisonly4．6％fortheairplanebe—causeofthefuselagemodescouplingintoflutter．Theadditionofall-

7、movinghorizontalempennagecanimprovelow-frequencyflutter，butitcanalsocauselow-speedhigh-frequencyinstability．Combiningthefuselageflapswiththewingflapscanincreasetheflutterspeedby14．9％．Finally。thetrailing-edgein-boardflapsandthefuselageflapsareselected

8、toachievea14．5％flutterspeedincrement，whichisasatisfactoryAFSdesign．Keywords：aeroelasticity；activefluttersuppression；optimalcontrol；modelreduction；balancedtruncation颤振是一种气动弹性动力学不稳定现象，真实飞行器的颤振会导致灾难性后果，因而倍受关注。颤振主动抑制(AFS)可以不显著增加结构质量，提高临界稳定速度，是当今国内外普通推崇的颤