[发明专利]一种吊舱试飞振动监控方法

说明书

本发明属于航空试飞技术,涉及一种吊舱试飞振动监控方法。所述方法包括：步骤一，建立吊舱动力学有限元模型，并基于模态试验和试飞数据对模型进行修正；步骤二，使用吊舱动力学有限元模型计算得到吊舱振动与吊舱结构应力之间的映射模型；步骤三，实时监控：将实时接收的振动数据按照吊舱模态频率进行滤波分析，滤波后的振动数据通过步骤二的映射模型转化为吊舱的振动应力并实时显示，比较吊舱振动应力与结构材料的许用应力并考虑安全系数即可获得结构的强度安全余量。本发明可实时监控结构的强度安全余量，使监控人员可以及时给出结构强度结论，有效保障试飞安全。

技术领域

本发明属于航空试飞技术,涉及一种吊舱试飞振动监控方法。

背景技术

战斗机为了执行任务，常常需要挂载具有特定功能的任务吊舱。吊舱位于机身外部，复杂的气流激励和机身的基础振动常常造成吊舱异常振动，过大的振动会影响飞行安全以及吊舱的正常工作。因此在吊舱试飞阶段，需要对其进行振动监控，确保吊舱振动水平处于合理范围之内，如果发生过大振动，需要及时提醒飞行员中止任务，确保飞行安全，并详细分析振动数据，判断异常振动原因，进一步对结构强度进行评估。

一般常用的的振动监控方法仅能监控吊舱的振动时域量级，频率分布等，无法准确给出该振动量级下的结构强度结论。

发明内容

本发明的目的是：建立一种精确有效的吊舱试飞振动监控方法，保障飞行安全。

本发明的技术方案是：一种吊舱试飞振动监控方法，包括：

1)建立吊舱动力学有限元模型，并基于模态试验和试飞数据对模型进行修正；

2)使用吊舱动力学有限元模型计算得到吊舱振动与吊舱结构应力之间的映射模型；

3)实时监控：将实时接收的振动数据按照吊舱模态频率进行滤波分析，滤波后的振动数据通过第二步的映射模型转化为吊舱的振动应力并实时显示，比较吊舱振动应力与结构材料的许用应力并考虑安全系数即可获得结构的强度安全余量。

本发明的有益效果是：本发明建立了一种精确高效的吊舱试飞振动监控方法，相比常规的简单监控振动加速度，可实时监控结构的强度安全余量，使监控人员可以及时给出结构强度结论，有效保障试飞安全。

附图说明

图1为本发明吊舱试飞振动监控方法的流程示意图；

图2为本发明吊舱试飞振动监控方法的实时监控软件界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

根据结构动力学的基本理论，结构的振动可以分解为不同模态的线性叠加，每阶模态包含特定的振动频率和振型。

建立吊舱动力有限元模型，基于模态试验结果和试飞数据进行修正，获得可准确模拟吊舱动力学特性的有限元模型，是本监控方法所有工作的基础。

使用吊舱有限元模型进行模态分析，获得吊舱的模态信息及不同模态下指定位置(对应试飞振动加速度监控点)发生单位加速度的振动时对应的吊舱应力分布。根据应力分布特点，确定可能发生破坏的关键部位及其应力，作为监控软件的计算输入(图1)。

编制试飞监控软件，将实时接收到的吊舱试飞振动数据按模态频率进行带通滤波处理(一般选择前几阶模态即可)，获得各模态频率下的吊舱振动量值，该量值乘以对应的单位振动下的吊舱关键部位应力既为吊舱各模态下关键部位的实际应力，将各模态下的应力叠加获得吊舱关键部位的真实应力。

吊舱关键部位的真实应力乘以一定的安全系数，与关键部位的材料许用应力进行比较，给出吊舱的强度安全余量(图2)。本实施例中，安全系数取1.5。

本发明基于结构动力学有限元仿真技术，可建立吊舱振动数据与吊舱结构应力之间的映射模型，基于该映射模型将吊舱振动数据实时转化为吊舱结构的应力，精确显示结构的强度安全余量，能有效保障吊舱试飞安全。