图3。左:要确定振动声音的最大截止频率,我们计算了频率在不再可识别的区域中的频率。在-165 dB和12866 Hz的频率达到这一点。垂直虚线表示截止频率。右:截止频率的表示。可以看出,在每个条件上的声音相同。取决于截止频率,不存在截止声音频谱中的所有音调(灰色),只是下面的音调(黑色)。此示例用于3525 Hz的截止频率。
设计过程中的系统为探索以前不可行设计提供了新的机会,这些设计可以通过跨学科的通用方法和工具实现。通过 (a) 气动弹性剪裁来承载重新设计的衍生机翼;(b) 开发用于非常精确的颤振建模和颤振控制合成的方法和工具,可以在降低技术风险的情况下将现有设计快速应用于衍生飞机(例如,使用控制来解决开发过程中发现的颤振问题),从而可以在开发、认证和运行期间改善颤振管理。开发的工具和方法的准确性在经济实惠的实验平台上进行验证,然后进行扩大规模研究,展示跨学科开发周期。制造商通过集成开发颤振控制和气动弹性剪裁,获得用于提高飞机性能的成本效益高的方法、工具和演示器。这些跨学科能力改善了衍生飞机和新型飞机的设计周期和验证与确认过程。飞行测试数据将发布在项目网站上,为全球航空航天研究界提供基准。该项目的成果将成为制定未来欧盟柔性运输飞机认证标准的催化剂。图 1 所示的飞机是 Horizon 2020 项目“无颤振飞行包线扩展”的主要演示器,旨在提高经济性能
设计过程中的软件系统为探索以前不可行设计提供了新的机会,这些设计可以通过跨学科的通用方法和工具实现。通过 (a) 气动弹性剪裁来承载重新设计的衍生机翼;(b) 开发非常精确的颤振建模和颤振控制合成方法和工具,从而在开发、认证和运行期间改善颤振管理,从而可以快速将现有设计应用于衍生飞机,降低技术风险(例如,使用控制来解决开发过程中发现的颤振问题)。开发的工具和方法的准确性在经济实惠的实验平台上得到验证,然后进行规模化研究,展示跨学科开发周期。制造商通过集成开发颤振控制和气动弹性剪裁,获得用于提高飞机性能的成本效益高的方法、工具和演示器。这些跨学科能力改善了衍生飞机和新飞机的设计周期和验证与确认过程。飞行测试数据将发布在项目网站上,为全球航空航天研究界提供基准。项目成果为制定未来欧盟柔性运输飞机的认证标准起到了催化剂的作用。图 1 所示的飞机是“地平线 2020”项目“无颤振飞行包线扩展以实现经济性能改进”(FLEXOP)的主要演示机,旨在开发和测试主动颤振抑制控制算法 [1]。这架单引擎演示机翼展为 7 米。起飞重量通常为 55 公斤,但压载重量最多可增加 11 公斤。该飞机配备一台 300 N 喷气发动机 [2],位于机身后部。空气制动系统从机身侧面偏转,可实现快速减速、快速空速控制和大进近角。尾翼配置为 V 型尾翼,而每个机翼半部具有四个控制面,其中最外侧的控制面用于抑制颤振(见图 2)。两个最内侧的控制面在起飞和降落时用作增升装置。总共制造了三对机翼,将在无人机试验台上进行测试:• 机翼 - 0 – 一对使用平衡对称型层压板优化的机翼作为参考机翼,颤振速度远远超过飞机的运行速度。该机翼组主要用于基本飞行测试和刚性模型验证。• 机翼 - 1 – 一对颤振机翼,设计用于在测试范围内触发颤振,在运行速度范围内有两种主要颤振模式。然后,将使用主动颤振控制扩展飞行包线。• 机翼 - 2 – 一对使用不平衡复合层压板优化的机翼,通过气动弹性剪裁展示被动载荷减轻。
摘要 飞行颤振测试是任何新飞机项目认证过程不可或缺的一部分。颤振测试是包线扩展的主要条件。本文总结了自主研发战斗机的颤振测试计划,以清除其基线配置的作战飞行包线。颤振清除所采用的方法包括飞行前颤振分析和飞行颤振测试相结合。通过沿着恒定马赫和/或恒定 CAS 线的离散步骤组合完成全包线扩展。通过处理飞行颤振测试数据并确保阻尼系数满足基于适航标准得出的清除标准,计算各种全局飞机模式的频率和阻尼系数(%g),从而获得清除。测试结果表明,正如分析估计所预测的那样,飞行包线无颤振。从设计师的角度概述了颤振清除原理、测试程序以及飞行测试期间遇到的挑战。
摘要 飞行颤振试验是任何新飞机项目认证过程不可或缺的一部分。颤振测试是扩展包线的主要条件。本文总结了自主研发战斗机的颤振试验项目,旨在批准其基准配置的作战飞行包线。颤振清除方法结合了飞行前颤振分析和飞行颤振测试。扩展至全包线是沿着恒定马赫数和/或恒定 CAS 线的离散步骤组合完成的。通过处理飞行颤振试验数据并确保阻尼系数满足基于适航标准得出的清除标准,计算各种全局飞机模式的频率和阻尼系数(%g),从而获得清除。试验结果表明,正如分析估计所预测的那样,飞行包线无颤振。从设计师的角度概述了颤振清除理念、试验程序和飞行试验期间遇到的挑战。
摘要。已经开发了两种分析颤振解决方案方法来优化二维和三维飞机机翼结构,其设计标准基于气动弹性不稳定性。第一种方法使用二维机翼模型的开环结构动力学和稳定性分析,以获得优化过程的颤振、发散和控制反转的临界速度。第二种方法涉及使用假定模态技术的三维机翼结构颤振解决方案,并有效地应用于基于颤振标准的气动弹性优化。该颤振解决方案采用能量方程和 Theodorsen 函数来计算气动载荷,并且在设计变量方面是完全参数化的,这些设计变量是锥度比、后掠角、弹性和剪切模量。由于颤振解决方案需要弯曲和扭转固有频率,因此还分析了飞机机翼的自由振动分析。 AGARD 445.6 机翼模型在马赫数为 0.9011 时的颤振解分析结果与文献中的实验结果相符。接下来,将三维颤振代码与优化框架相结合,对 AGARD 445.6 进行基于颤振的优化,以最大化颤振速度。
摘要:本研究论文的框架涉及一种称为“颤振”的现象,这是一种众所周知的动态气动弹性不稳定性,由结构振动和非定常气动力相互作用引起,振动水平可能引发较大振幅,最终导致飞机在几秒钟内发生灾难性故障。颤振预测和颤振清除是飞机设计、开发和认证过程中的主要问题。因此,认证必须保证飞机在整个飞行包线内没有颤振。在 FLEXOP(无颤振飞行包线扩展以提高经济性能)项目框架内,已经实施了一种频域中仅输出的操作模态参数估计算法,用于监测气动弹性模式的演变,从而几乎实时地监测颤振。因此,已经生成了 FLEXOP 飞机的集成气动弹性仿真模型。
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摘要 飞机表面可能发生气动弹性不稳定性,导致疲劳或结构故障。颤振是一种气动弹性不稳定性,会导致结构自激发散振荡行为。经典的二自由度颤振是弯曲和扭转振动模式的组合。已经开发了一种柔性支架系统,用于风洞中刚性机翼的颤振试验。这种柔性支架必须提供一个明确定义的二自由度系统,刚性机翼在该系统上遇到颤振。在进行任何风洞颤振试验之前,进行了实验模态分析 (EMA) 和有限元模型分析 (FEM),以验证固有频率和模式。使用拉格朗日方程开发了系统的运动方程。通过三种不同的方法确定临界颤振速度:稳定流的 p 方法、经典颤振分析和非稳定流的 k 方法,并与实验结果进行了比较。关键词:气动弹性、颤振、柔性结构、风洞试验、实验模态分析、有限元模型分析。1. 简介气动弹性是指研究气流中弹性结构变形与由此产生的气动力之间相互作用的研究领域。气动弹性研究主要有两个领域。首先,静态气动弹性涉及弹性力和气动力之间的相互作用,忽略
• 这三种力之间的相互作用可能导致多种不良现象: – 发散(静态气动弹性现象) – 颤振(动态气动弹性现象) – 极限环振荡(非线性气动弹性现象) – 涡旋脱落、抖振、驰振(非稳定气动现象)