空气舵执行机构非线性动力学特性表征方法研究

空气舵作为常用的航天飞行器执行机构,具有饱和、间隙与摩擦等非线性因素,如不能准确表征其非线性动力学特性将会影响飞行控制系统的稳定性,甚至造成飞行失利。针对上述问题,开展了空气舵执行机构非线性动力学特性表征方法研究,旨在为非线性动力学特性分析提供工程方法,为控制系统设计提供重要依据。通过研究,提出了试验测试方法、多维空间重构表征方法和传递函数表征方法,三种方法依次递进,可用于控制系统工程设计的各个阶段,对于提高飞行器稳定裕度和飞行可靠性奠定了重要方法基础。     

战术导弹连接刚度的研究

本文通过导弹连接刚度的分析和识别,对战术导弹的连接刚度进行研究。阐述了连接刚度对战术导弹结构振动的影响,并从理论上进行分析,然后以某展品弹连接刚度的识别说明该问题在直径较小、舱段较多的战术导弹上是普遍存在的,它在战术导弹振动特性计算中是不可忽视的。最后指出,连接刚度识别方法应推广和应用到战术导弹各型号的弹体和翼面的特征值计算中,可使战术导弹振动计算工作大大前进一步,为型号工作提供更准确、更可靠的结构振动参数。     

舵面热模态试验技术研究

介绍一种改进的热模态试验方法,采用振动台基础激励技术和激光测振仪非接触测量方法,对舵面的热模态特性进行测试,获得了一阶弯曲频率和扭转频率随加热时间和温度的变化规律,该技术具有较好的应用价值.     

涵道风扇空气动力学特性分析

涵道风扇较同样直径的孤立风扇能产生更大的升力,且风扇环括在涵道内,既可阻挡风扇气动声向外传播,又结构紧凑、安全性高。以此为升力面和飞行操纵面可构造出多种小型垂直起降无人飞行器。该类无人飞行器在前飞时,涵道处于前方来流和风扇吸流的复杂气流中,其升力、阻力和俯仰力矩对整机的配平乃至稳定控制具有决定性影响。本文对涵道风扇风洞吹风测力试验结果进行了分析研究,并进而提出:前飞时涵道阻力较大,涵道风扇若作为升力装置仅适用于强调悬停和低速飞行性能的飞行器;此外,涵道风扇式飞行器在大速度前飞时,为了实现纵向配平,整机重心垂向位置需要高于涵道阻力作用中心。     

考虑连接刚度的导弹固有特性分析

导弹的动力分析是导弹设计中的一个重要环节,工程中常用非均匀梁作为动力分析的简化模型显然不够精确。本文采用了按照导弹实际尺寸建立的三维模型,而且动力模型中在舱段连接处引进了虚梁元,以考虑导弹舱段连接刚度的影响,进行固有特性分析。计算结果表明考虑舱段连接刚度后的固有特性计算值与实际值比较吻合。本文采用的方法对导弹进行动力分析时可推荐应用。     

自转旋翼/机翼组合构型飞行器飞行动力学特性研究

针对一种自转旋翼/机翼组合构型飞行器的飞行动力学特性进行了研究,通过和样例自转旋翼机的对比,分析了它的配平特性、稳定性及操纵响应方面的一些特点.研究表明通过自转旋翼和机翼的组合运用,本文研究的高速型旋翼机飞行速度显著提高,高速前飞时自转旋翼逐步卸载,其转速逐步下降到了低速前飞时的40%;该高速型旋翼机的浮沉模态在低速阶段不稳定,但周期和倍幅时间比较长,随着前飞速度的增加,各模态均趋于稳定;该高速型旋翼机的纵横向周期变距操纵响应略小于样例自转旋翼机,可以考虑增加襟副翼来改善.     

结冰模拟对运七飞机横向特性及舵面效率的影响

继研究结冰模拟对Y-7飞机纵向特性影响之后,本文又介绍了结冰模拟对Y-7飞机横向特性及舵面效率的影响。在讨论其试验条件及结果之基础上得出的结论对结冰条件下的飞行具有重要意义。     

考虑滑移的螺栓连接动力学建模方法

螺栓连接结构受载时经常会出现滑移,这种滑移会影响结构的动力学性能,继而对结构的性能和寿命造成影响。本文以双螺栓连接结构为对象,通过实验和数值仿真手段研究滑移对结构模态特性的影响。实验结果表明,预紧力的增大会导致共振频率上升,而随着激励幅值增大,共振频率下降且每个周期能量耗散量对模态力的梯度增大。基于实验结果,结合考虑滑移的Iwan模型理论,建立非线性动力学模型,应用四阶龙格库塔法进行求解。根据计算结果对宏观滑移情况下的结构模态进行分析,发现此时二阶弹性模态中的共振频率下降量增大,能量耗散量对模态力的梯度降低。该数值计算模型可以很好地表征螺栓连接结构的模态特性,且计算效率高。     

缝道流动的脉动参数对多段翼型升力特性的影响

采用风洞实验的方法,在不停风且固定迎角和几何构型的情况下,通过对比有、无人为脉动压力扰动时多段翼型升力特性的变化,证明多段翼型缝道流动的脉动参数(包括脉动速度和脉动压力)对其升力特性有着不可忽视的影响.人为扰动源为模型表面埋设的有源式蜂鸣器.蜂鸣器出口20mm处的声压级约为60dB.实验表明,在研究范围内,弱声学扰动可使翼型的升力系数降低.升力系数的减少量随扰动的位置、频率变化而变化,最大减少量为1.8%.提出在多段翼型的实验评估工作中需要注意风洞本底噪声、模型尺度、加工质量对缝道脉动压力和脉动速度等参数的影响以及相应升力特性的变化.     

基于全箭模态试验的动力学数据库的方法研究

首次为全箭振动试验数据开发了动力学数据库管理系统。目的是要把所有的试验数据实现集成和共享,便于工程人员查询和分析,提高试验数据资源的利用率,加强全箭振动试验数据的管理。并且,输入一个型号的全箭振动试验数据验证并肯定了前期开发工作的正确性和可靠性,为以后的动力学数据库系统的应用和发展探索了方法。     

结构动特性计算的广义模型物理化方法及应用

大型组合结构动特性计算往往采用子结构模态综合技术。子结构模态综合技术是将大型结构划分多个部件,将部件按照模态坐标展开为广义模型,再将广义模型进行综合,获得整体结构动特性。本文给出一种将部件的广义模型和物理模型直接综合的方法一广义模型物理化方法,并提供了方法在Nastran软件的实现途径。该方法不同于传统的子结构综合方法,能够将广义模型直接按照物理模型看待,从而将广义模型直接和物理模型进行综合,避免了繁琐的模态综合过程,使得对广义模型的理解和使用更加直观。文章晟后给出了广义模型物理化方法的验证算例以及工程应用实例。     

基于实验模态分析的航空电子机箱振动特性研究

论述了使用实验模态分析方法对某型号航空电子机箱测量频响函数的全过程;通过参数识别方法获得了产品的模态,进而确定了产品的振动特性;最后,使用有限元软件工具对产品FEA模型进行了动力学仿真分析,将仿真结果与模态实验结果进行比对,并修正了产品的有限元模型。     

气泡对无阀微泵动态特性影响的实验研究

采用高速摄像机拍摄了收缩管/扩张管型无阀压电微泵泵腔中气泡的变化,包括进入、移动、合并和分离等过程.同时,采用压阻式微型压力传感器测试无阀压电微泵泵腔的压力脉动.实验结果表明气泡进入泵腔之后,流体有效体积弹性模量和无阀微泵压力脉动幅值明显减少,气泡的进入使无阀微泵的工作性能大大降低,甚至导致微泵无法正常工作;而气泡移动、合并和分离对流体有效体积弹性模量和微泵的动态特性影响较小.     

带有连接结构的导弹动特性试验研究方法

导弹的头体连接对导弹的整体结构动力学特性会产生很大的影响,这种结构会呈现较强的非线性特征,其动特性参数会随着外界载荷和振动量级的变化而变化,而该参数又是飞行稳定控制系统设计的重要依据。因此,为了考察和评定带有间隙结构的导弹动特性参数随载荷和振动量级变化的情况,本文阐述了一种不同于以往导弹全弹结构动特性试验的新的试验思路-加载试验方法和变量级试验方法,针对一个具体的导弹型号,给出了典型载荷的加载实现方式,最后还给出了试验结果并对结果进行了原理性的解释。通过本文的研究表明,本文提出的试验方法在今后的导弹型号研制当中是十分必要和可行的。该方法也可推广到其他类似的民用结构的应用当中。     

基础简谐激励试验的结构动力学仿真研究

将基础简谐激励试验中少数测点的测量数据结合有限元模型进行结构动力学仿真,可以节省试验时间与费用,方便快速地实现对结构的监控。本文的仿真研究基于动态矩阵变换技术,将少数测量点的测量动响应时间历程数据快速傅立叶变换后在频域下应用矩阵变换计算得到有限元模型缩聚自由度动响应,通过对缩聚自由度动响应数据逆快速傅立叶变换以及缩聚转换矩阵反变换,得到了有限元模型全部自由度动响应时间历程。本文以某工程结构为例进行了仿真,仿真结果与试验结果具有较好的拟合性,验证了本文仿真技术的可行有效性。     

温度载荷对壁板动力学特性的影响

提出了一种新的结构热应力、热模态求解方法。采用多变量有限元方法进行几何非线性单元列式,将温度的影响转化成热载荷进行静力学非线性有限元分析得到结构内部热应力,然后计算受热应力影响的结构非线性热刚度矩阵。由热刚度矩阵和质量矩阵进行广义特征值分析得到结构的热模态及其模态频率。最后,给出了热屈曲的计算方法。针对典型壁板结构计算了热应力和热模态,计算结果与Nastran相差在10%以内,分析了热应力对壁板结构动力学特性的影响。     

基于Hilbert变换的模态密度获取研究

提出了在试验获取模态密度时引入Hilbert变换来提高精度的方法,使用两种方法在不同边界条件下对一块薄板的模态密度获取进行了试验研究,这两种方法分别是加速度原点频响函数虚部平均值法和引入Hilbert变换平均值法。并将两种方法的获取结果与数值计算结果进行了对比分析。结果表明,引入实测加速度原点频响函数的实部Hilbert变换求解模态密度时,平均样本数目增加了一倍,比仅用实测加速度原点频响函数的虚部计算的结果更接近于理论和数值计算结果。     

不同节流装置测量气液两相流的动态特性研究

为了研究文丘里管、多孔孔板和V型内锥3种功能节流式流量计测量得到的气液两相流动态特性,采用高频差压传感器获取不同流型下的动态差压信号,利用AOK时频谱对差压信号进行分析,通过时频谱图研究不同流型下信号的时变特征.通过对典型的泡状流、弹状流、塞状流信号的实验分析表明:文丘里管在塞泡流存在较强的噪声信号,V型内锥在泡状流存在较强的噪声信号.多孔孔板具有很好的降噪效果,且多孔孔板能均衡信号的能量,信号能量分布较均衡.3种节流仪表均能很好地描述两相流定态特性,能够用于两相流流型识别及其它参数测量.