为了能够使用试飞数据进行突风速度识别,首先构建大展弦比单机翼突风计算模型,通过对气动力影响系数矩阵进行有理化处理,并对突风激励采用傅里叶变换和傅里叶逆变换处理,完成气动弹性混合建模,然后在Simulink中实现状态空间内的时域响应分析,分别采用重心及翼梢过载,考虑质量、刚度、阻尼及非定常气动力的影响,实现突风速度的识别,并提出使用试飞气动参数进行识别方法修正的措施。分析结果显示采用重心及翼梢过载,对单频及多频突风速度最大值的识别误差不超过1%;使用气动参数可有效修正识别方法;只采用过载、姿态角及速度的试飞数据,可实现民用飞机在运营过程中突风速度识别统计,为飞行品质评估、控制律设计及疲劳突风载荷谱编制提供数据基础。

对比开环及闭环突风响应的时域及频域方法,构建单机翼模型,分别采用基于MSC.Nastran的频域分析;基于Zaero的频域分析;基于Zaero的时域分析;对气动力影响系数矩阵有理化处理,对突风激励进行傅里叶逆变换,在Simulink中实现状态空间内的时域响应分析;对传递函数编程分析等分析方法进行比对,给出了不同分析结果的差异及造成差异的原因。结果显示不同计算方法的开环及闭环突风时域及频域分析响应结果基本一致,优化参数后,开环翼梢加速度频域响应值差异低于2.1%,闭环翼梢加速度时域响应值差异低于3.7%。

颤振飞行试验是新型机种定型必不可少的环节,其目的是要确定颤振边界。由于颤振飞行试验的风险大、耗费高并且周期长,研究者一直在追求安全、准确和高效的颤振边界预测方法。鉴于此,在总结前人研究的基础上,从传统的颤振边界预测方法及其改进和新的颤振边界预测方法两个层面展开,对常用的和近年发展的颤振边界预测方法较为全面而相对简洁的论述,着重介绍了各种颤振边界预测方法的基本原理、适用性及其推广和改进。针对各种方法的原理和特点,将其归纳为构造稳定性参数的方法和基于流固耦合分析模型的方法,并对两类方法进行了对比和总结。最后,对目前颤振边界预测存在的一些技术难点及其发展趋势进行了初步的探讨。

机翼在后缘操纵面带有大偏角时会发生一定程度的气流分离。采用计算流体力学方法计算大偏角操纵面上的气动力,并以此对采用偶极子格网法得到的气动力进行修正,进而进行机翼颤振分析。算例结果显示,气动力修正并不改变操纵面颤振模态的耦合类型,主导颤振的模态仍为机翼一弯和外段操纵面旋转;考虑操纵面偏转情况下的气动力修正后,计算得到的颤振速度比气动力未修正的结果高。

介绍了一种地面电磁干风洞的实验方法,可以利用电磁场和安培力实现气动力的模拟,在不接触模型的条件下对模型进行静态和动态加载。这在一些非气动力因素起主导作用的多学科动力学过程的研究中具有重要意义。为了验证实验技术的有效性,进行了一系列的验证试验,给出了静载荷试验和动态准模态试验的结果,证明了实验技术的可行性和有效性。试验结果与经典有限元仿真计算结果基本一致,研究表明,电磁干风洞装置可以准确地进行加载,取得合理的试验结果。

研究气动弹性问题的主要手段有数值计算、风洞试验和飞行试验三种,气动弹性风洞试验具有可靠性高(相比数值计算)和代价低(相比飞行试验)等优势,已成为航空航天飞行器气动弹性性能评估和校核的重要手段。以亚声速和跨声速气动弹性风洞试验技术为主,分别从静气动弹性、颤振和阵风试验三个角度,阐述了国内外在模型设计、数据采集处理、模型支撑、阵风发生装置、阵风载荷减缓等方面开展的主要研究工作,总结了气动弹性风洞试验在飞行器研制中的重要意义,并对我国未来气动弹性试验能力的发展提出几点建议。

围绕无人机静气动弹性、柔性无人机的气动弹性分析、气动弹性非线性和气动弹性主动控制几个方面对无人机气动弹性研究现状做了分析总结,阐述了气动弹性学科分类和相应特点。

为了解决飞行器机翼贮存空间大、运输困难等问题,以钻石背机翼为原型设计了纵向二次变形结构模型,用以寻求小型化的发射装置。通过拉格朗日方程建立了变形翼的结构动力学模型,分析了变形过程中的运动学特性,得到变形翼在展开运动过程中的动态方程。结果表明,变形翼振动能量的分布由外界对系统的激励或者作用大小决定,并且在不同马赫数下表现出不同的气动力特性,该建模方法满足变形翼张开过程中的运动学特性,可为变体飞行器工程设计与应用提供新的思路。

后缘变弯度机翼的气动弹性建模与稳定性分析日益受到关注。为了探究变弯度后缘相比常规偏转舵面机翼颤振主动抑制的方法与特点,以一个小展弦比后缘变弯度机翼为对象,首先建立结构有限元模型,并引入变弯度后缘变形模态和常规舵面偏转模态,采用亚声速偶极子格网法计算非定常气动力;然后采用基于最小状态法的有理函数拟合进行频域到时域模型的转换,建立两种构型机翼的气动弹性模型;最后利用线性高斯二次型(LQG)法设计控制律进行颤振主动抑制,分析对比两种控制方式的特性差异。结果表明采用变弯度后缘的闭环系统能够将颤振临界速度提高22%,其提升效果优于常规舵面,所需舵面偏转峰值更小。

通过对预测的重要性着手,具体对其进行解析,探讨颤振飞行试验检验工作的作用,以及其预测工作基本内容,颤振飞行预测的有效把控对策,不管是从材料质量,现场边界预测还是质量验收等方面把控,对确保其边界预测质量提出有效对策,以便为相关边界预测人员提供一定参考价值。