为了预防高超声速飞行器空气舵系统流、固、热、电、磁等多物理场的耦合作用所引发颤振失稳开展颤振抑制研究,建立了将热环境下舵面结构动力特性、高超声速非定常气动力、舵机环节非线性动力学特性耦合起来的舵机-舵面耦合系统数学模型和颤振特性分析方法;对某舵系统进行了数值分析,研究了热环境、电动舵机设计参数以及指令信号幅值对颤振速度的影响,提出在舵机电流环加入超前滞后环节的颤振抑制措施。仿真结果表明,该方法能有效地提高舵系统的颤振速度。

气动弹性是航天领域的一个重要概念,早在上世纪初期飞机诞生时,人们就发现了机翼的气动弹性问题。如果不能有效控制气动弹性,将可能导致机翼折断等严重后果。对于无人控制的飞行器来说,控制气动弹性的难度更大。基于此,本文就针对无人机的气动弹性问题展开研究,在阐述其分类和特征的基础上,针对气动弹性的控制展开探讨,希望能为相关人士提供些许参考。

现代飞行器对于结构减重具有迫切需求,复合材料在飞机上应用的比重也越来越高。传统直线纤维复合材料层合板易发生失稳破坏,不能充分发挥复合材料层合板的性能,为了满足更高的性能需求,曲线纤维复合材料层合板成为一个重要的研究方向。通过调研国内外对变刚度复合材料层合板研究的相关文献,以及曲线纤维层合板在气动弹性领域的具体进展,发现曲线纤维应用于气动弹性翼面结构的设计较少,大部分仍然为传统的直线纤维铺层,曲线纤维复合材料在气动弹性应用方面仍有待进一步深入研究。本文将基于已有的颤振分析方法,结合曲线纤维复合材料铺层,通过改变曲线纤维的铺层角度方向,对曲线纤维复合材料矩形机翼的固有模态、颤振等气动弹性性能进行分析,并进一步探讨不同的曲线纤维角度变化规律对颤振问题的影响。

随着飞机设计技术的提高和新型材料的应用，现代飞机气动弹性效应越来越显著，刚体运动和弹性体振动互相解耦的关系不再明显，在分析弹性飞机相关问题时，应该综合地、统一地考虑飞行动力学与气动弹性力学问题。在一般体轴系下综合考虑飞机刚体运动自由度和弹性振动自由度，建立弹性飞机刚弹耦合运动的方程，通过在配平状态下引入小扰动运动假设，以及利用有理函数拟合技术将偶极子格网法计算所得到的频域非定常气动力转化为时域形式，建立大柔性飞机刚弹耦合小扰动状态空间方程，并对纵向运动稳定性进行分析计算。结果表明:运用本文所采用的方法计算所得结果与传统的线性及刚体计算所得结果进行对比分析，非线性计算方法所得颤振速度更小，而且失稳模态亦发生变化，对于飞行力学模态而言，长周期模态稳定性变差，在计算速

目的研究大展弦比机翼在飞行过程中，由于大变形造成几何非线性效应带来的几何非线性颤振问题。方法针对几何非线性颤振问题，设计相应的风洞试验模型，并完成不同变形下的颤振风洞试验，对机翼不同变形下的试验结果进行比较，摸清其几何非线性颤振特性。结果在几何非线性的影响下，机翼的颤振速度随着变形的增大而下降，并且发散模态及颤振频率都发生改变，大变形下的颤振速压下降到小变形时的71.7%。结论在研究大柔性、大展弦比机翼的气动弹性特性时，必须考虑几何非线性效应的影响，否则其颤振特性结论会存在较大的误差。

针对复合材料支撑机翼，发展了一种撑杆位置和结构综合优化设计的方法。在两种严重设计载荷状态下，考虑气动弹性效应和复合材料铺层结构的不确定性，以结构质量最小化为目标，以翼尖垂直变形、翼尖扭角、撑杆屈曲稳定性、颤振速度和强度要求为约束，在一个优化过程中实现了撑杆位置和结构参数的同步优化设计和鲁棒优化设计。结果表明，翼尖垂直变形和颤振速度要求对于撑杆位置影响明显，最优的撑杆展向位置都靠近翼根一侧，同时撑杆的总体稳定性成为同步优化设计的关键约束。鲁棒优化设计得到的撑杆位置和结构参数的最优组合对铺层结构的不确定性摄动具有良好的抗干扰性，鲁棒优化得到的最优撑杆位置会随着设计变量摄动范围而变化，翼尖垂直变形成为鲁棒优化设计的关键约束。

为了解决CFD/CSD计算效率低的问题，基于CFD技术，构造降阶的非定常气动力模型，并耦合结构运动方程，建立频域/时域气动弹性系统ROM，采用线性自回归滑动平均模型的系统辨识方法，分析了气动弹性系统的标准模型Isogai二维翼型的颤振边界。结果表明，在翼型最大厚度所在位置保持不变时，计算不同翼型厚度下对应的颤振边界得出，随着翼型厚度增加，跨声速凹坑逐渐左移。因此，当翼型最大厚度所在位置保持不变时，为了达到提高颤振速度的目标，通过采用该方法的计算结果来调整机翼翼型厚度，提高机翼对飞行环境的适应能力。

结构的频率是结构的重要动力学特性,对于飞行器来说,当机翼等大型结构在非定常气动力作用下发生变形时,其频率也会发生变化。本文介绍了一种地面电磁干风洞试验方法,利用电磁场和安培力实现气动力的模拟,在不接触模型的情况下对模型进行静动态加载。基于这种新的试验技术,建立了一种地面电磁干风洞实验方法,利用电磁场和安培力实现气动力的模拟,可有效实现对模型结构的非接触式静态和动态气动力跟随加载。利用该实验系统,研究了静动态条件下,结构质量、刚度分布对飞机内载荷的影响;结构变形对结构动力学特征的影响。结果表明,结构的弯曲变形会影响结构的弯曲和扭转频率,结构的质量和刚度分布会对结构内载荷产生较大影响。这种新的试验方法有利于研究大柔性结构的气动弹性特性,对新型飞机的设计和研制具有重要意义。

在自由来流下,利用靶向能量传递研究了两自由度机翼与两个非线性能量汇的耦合振动,通过以单向不可逆的方式将振动能量从机翼传递到NES,部分甚至完全抑制气动弹性不稳定是可行的,并详细分析了系统的振动抑制与靶向能量传递(TET)之间的关系。首先,给出了包括升沉和俯仰运动的耦合系统的模型,两个NES分别加装在机翼前缘及后缘附近;随后,从能量转移的角度研究NES抑制下的耦合系统的振动。利用频谱分析研究了非线性耦合系统中的共振捕获(RCs)现象,同时详细讨论了伴随的TET现象。NES吸收并耗散了来流到机翼的大部分能量,结果表明NES可以从机翼的每一个单一运动中吸收能量,并且耦合系统各振动模式之间的TET和RC变得更高效,这将导致来流的临界速度增加,在该临界速度下,机翼的非线性振动可以被NES有效地抑制。

随着风力发电产业的发展以及风力发电机的大型化，风力发电机气动弹性不稳定的问题对风力发电设备的设计和影响越来越大。该文总结了解决风力发电机叶片气动弹性稳定性问题常用的三种方法：BEM方法、动态失速模型和CFD方法；随后通过对风力发电机叶片颤振破坏机理进行分析，概述了风力机叶片颤振抑制的研究方法及研究现状。