[发明专利]一种无附加气动阻尼的飞行器颤振特性分析方法

摘要

本发明提出了一种无附加气动阻尼的飞行器颤振特性分析方法，首先建立飞行器气动弹性模型，其次在包含飞行器颤振临界速度的飞行速度范围内，计算各个飞行速度点的各阶模态的亚临界阻尼和频率，最后绘制亚临界阻尼和频率随飞行速度的变化曲线，并确定飞行器颤振临界速度。本发明引入了无附加气动阻尼项的飞行器颤振分析方程，并针对该方程对应的非线性特征值问题，采用阻尼迭代方法进行亚临界阻尼特性分析，对比以往的带有附加气动阻尼项的颤振分析方法，本发明无需引入附加气动阻尼项，故而得到的飞行器亚临界阻尼特性更为精确，有助于确定飞行器颤振特性，为颤振试飞提供可靠的依据。

主权项

1.一种无附加气动阻尼的飞行器颤振特性分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立飞行器气动弹性模型，并确定飞行器气动弹性模型的广义质量阵M，广义阻尼阵B，广义刚度阵K，广义非定常气动力影响系数矩阵Q(ik)，参考长度b；将广义非定常气动力影响系数矩阵Q(ik)分离为实部Q^R(k)和虚部Q^I(k)；步骤2：确定包含飞行器颤振临界速度的飞行速度范围，计算对应该速度范围内各个飞行速度点的各阶模态的亚临界阻尼g和频率f，其中g＝2γ，f＝ω/2π，γ为衰减率，ω为圆频率；其中计算对应该速度范围内某个速度点V的第j阶模态的亚临界阻尼g和频率f的步骤为：步骤2.1：选择减缩频率k的初始值k₀＝ω₀V/b，衰减率γ的初始值γ₀＝0，其中ω₀为飞行器结构无阻尼固有频率；步骤2.2：迭代计算减缩频率k和衰减率γ：其中由减缩频率第n步迭代值k_n和衰减率第n步迭代值γ_n计算第n+1步迭代值k_n+1和γ_n+1的过程为：将k_n和γ_n带入无附加气动阻尼的飞行器颤振分析方程式[Ms2+(B-12ρVbQI(k)/k)s+K-12ρV2(QR(k)-γQI(k))]{q}=0]]>中，式中s为拉普拉斯变量，q为广义坐标，ρ为大气密度，V为飞行器飞行速度，计算得到飞行器颤振分析方程式的第j阶特征值的第n+1步迭代值由得到γ_n+1和ω_n+1，再由k_n+1＝ω_n+1V/b得到k_n+1；当迭代计算至|k_m+1-k_m|≤ε₁且|γ_m+1-γ_m|≤ε₂时，迭代计算终止，得到对应飞行速度V的亚临界阻尼g＝2γ_m，频率f＝ω_m/2π，其中ε₁≤0.001，ε₂≤0.001；步骤3：根据步骤2得到的各个飞行速度点与亚临界阻尼g和频率f的对应结果，分别绘制亚临界阻尼g和频率f随飞行速度的变化曲线，并确定飞行器颤振临界速度。