带集中非线性的机翼气动弹性问题研究进展

《带集中非线性的机翼气动弹性问题研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报AclaAerOnauticaetAstrOnauficaSinicaJul．252016VOI37No．72013-2044ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．educnhkxb(西buaa．educn带集中非线性的机翼气动弹性问题研究进展杨智春*，田玮，谷迎松，贺顺西北工业大学航空学院，西安710072摘要：带集中非线性环节的机翼非线性气动弹性问题是飞行器气动弹性研究领域的热点和难点。经过近几十年来的不断发展，这类机翼非线性气动弹性问题的研究已经取得了长足的进步，同时也面临着新的挑战。鉴于此，综述了近年来带集中非线性环

2、节的机翼非线性气动弹性问题的研究进展，阐述了带集中非线性的机翼气动弹性分析的建模方法、分析方法及非线性气动弹性稳定性和响应行为的规律，并讨论和总结了相关的研究成果，对今后机翼非线性气动弹性问题的分析方法和研究内容提出了展望。关键词：非线性气动弹性；非线性颤振；集中非线性；极限环振荡；混沌；主动控制中图分类号：V215．3文献标识码：A文章编号：1000一6893(2016)072013—32气动弹性力学研究的是弹性结构在气流作用下的各种力学行为，其主要任务是研究作用在结构上的空气动力、弹性恢复力和惯性力三者之问的相互作用。在航空航天和土木建筑领域，气动弹性力学问题的研究有着

3、重要的工程实践意义。例如：机翼颤振、高超声速飞行器蒙皮壁板颤振、悬索桥的风致振动以及高速列车壁板颤振等。尤其在航空领域，气动弹性问题一直是飞行器设计中必须考虑的因素之一[1‘2]。机翼颤振问题在气动弹性领域中占有相当重要的地位，随着中国航空航天事业的发展，飞行器气动弹性问题得到了很大的重视，这也极大地推动了机翼颤振问题的研究和发展。颤振分析的内容也由经典的机翼线性颤振分析延伸到机翼非线性颤振分析、带外挂物的机翼颤振分析、操纵面颤振分析以及全机伺服气动弹性分析等新的内容和领域‘3I。在实际工程结构的设计和制造过程中普遍存在着各种非线性因素，尤其对于飞行器结构，非线性环节随着结

4、构设计的日益复杂而逐渐增多，并常以集中非线性的形式出现在机翼操纵面、升力面铰链连接部位或飞行器外挂物与机翼连接部位。与线性颤振系统不同，当速度大于派生线性系统的颤振速度时，非线性颤振系统的运动幅值不会无限的增长，而是表现为等幅值的极限环振荡(LimitCycleOscillation，LCO)。从这个意义上说，结构非线性对颤振系统是有利的，但若极限环振动幅值超过一定限度，从结构疲劳角度看，结构长时间处于大幅极限环振动中依然是很危险的，最终仍将导致飞行事故。经过几十年的不断发展，非线性气动弹性研究已经有了长足的进步，国内外一些学者先后对非线性气动弹性问题的研究现状进行了总结研

5、究[4。9]。I。ee等[43于1999年对航空飞行器涉及到结构非线性和气动非线性的机翼颤振问题进行了全面的总结，指出了常见的3种集中结构非线收稿日期：2015—12—18；退修日期：2016．02—17；录用日期：2016—04—02；网络出版时间：2016-05-0909：55网络出版地址：wwwcnnnet／kcms／detail／111929．V．201605090955．002．html基金项目：国家自然科学基金(11072198)；高等学校学科创新引智计划(B07050)*通讯作者．Tel：029—88460461E—mail：yangzc@nwpuedu．cn

6、引用掺武

7、杨智春，田玮，谷迎松，等．带集中非线性的机翼气动弹性问题研究进展!山．航空学报，2016，37(7)：2013—2044．YANGZC．T

8、ANW，GUYS．eta

9、．AdvanceinthestudyonWlngaeroe

10、ast{c

11、tywithconcennafednon

12、Inearity!JjActaAeronautIcaetAstronautlcasInica．2016．37(7)：2013—2044葛％g一约一一特一电矗，《o》一航空学报JuI．252016VoI．37NO．7性——立方非线性、间隙非线性和迟滞非线性，但所述的研究比较陈旧，缺乏近年来新

13、的研究成果。2002年Dowell和Tang[5]回顾了有关非线性气动弹性力学和非定常气动力学方面的现状，并阐述了非线性气动弹性特性在理论和试验研究中的重要意义。2009年安效民等[6]主要研究了计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)／计算结构动力学(ComputationalStruc—turalDynamics，CSD)耦合求解技术处理非线性气动弹性问题的研究现状，全面分析了多场耦合求解非线性气动弹性的关键技术并总结了相关的研究方法和成果。2010年Dowell[7]在综述