折叠翼间隙对其颤振特性影响的试验研究

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1、第!"卷第!期四川理工学院学报!自然科学版">(-?!"@<(?!#"$%年&月'()*+,-(./012),+3+045*6078(./105+159:+;0+55*0+;!<,7)*,-/105+15:=070(+"')+?#"$%文章编号!!"#$%!&'(")*!##*$%**$!%*'+,-!!*.!!/"$01.2324.)*!#.*$.*#折叠翼间隙对其颤振特性影响的试验研究$$$$#雷博淇&冉玉国&李秋彦&孔斌&张召明!$L成都飞机设计研究所"成都&$""C$##L南京航空航天大学"南京#$""$&$55摘5要!折叠翼飞行器是一种可以

2、在飞行中改变自身气动外形的新型飞行器&折叠翼的折叠机构不可避免地带有间隙&间隙对折叠翼的固有振动特性和颤振特性会产生影响(通过设计合理的含间隙折叠机翼颤振模型&并通过低速风洞颤振试验研究其低速颤振特性&测试间隙对折叠机翼颤振特性的影响(试验结果表明)外翼折叠角度越大颤振速度越高&折叠翼无间隙工况下的颤振速度高于有间隙工况下的颤振速度&有间隙工况颤振速度比无间隙时降低约Db(关键词!折叠机翼#间隙#颤振特性c中图分类号!>#$&?#D文献标志码!E振特性的影响"为飞机的颤振设计提供参考&引言$试验模型设计随着科技进步"各类飞行器已经广泛使用于多个领域&

3、目前使用的各类飞行器中大多数为固定翼结构"这!6!折叠翼模型结构介绍类结构对飞行器的贮存%运输带来不便"而折叠翼可以本次试验模型的设计有两个考虑)首先保证模型的'$A!(最大限度地减小所需空间"同时"通过改变机翼外形颤振易发生"且不损坏#其次"在一定的经费限制下"通能有效提高飞机的气动性能和经济性"协调低速飞行与过合理的制造和试验方案"降低成本&'DAF(高速飞行的矛盾&模型由内外梯形翼通过轴承机构连接"外翼可旋转折折叠翼在折叠过程中"机翼所受的非定常气动力%叠"设计不同的转轴控制外翼折叠角度%不同的限位器控惯性特性及刚度特性都随机翼的折叠而发生改变

4、"不同制外翼间隙大小"如图$所示&通过这些简单易行的结构'&(的折叠构型具有不同的颤振特性&折叠翼机翼分为设计"可降低模型的制造难度"进而降低项目经费&内翼和外翼两部分"内翼与机身结构连成一体"外翼与'%(内翼上下表面分离面处设置铰链&折叠翼的折叠机构复杂"不可避免地存在系统间隙"但间隙对机翼颤振特性的影响尚不清楚&另一方面折叠翼面变形后"气动'B(力的非定常效应显著"折叠机翼的气动特性复杂&目'$A&(前"国内外的学者分别在折叠机翼的机构设计和间'CA$"(隙的颤振影响方面做过不少研究"但结合折叠机翼和间隙两方面的研究很少"也缺少相关试验的研究&图

5、!折叠翼模型结构示意图本文旨在通过设计合理的含间隙折叠翼颤振模型并开展风洞试验"研究不同折叠角及间隙对折叠翼的颤根据国标中的规定"折叠翼的间隙不超过"?#F["这收稿日期!#"$&A$#A"&作者简介!雷博淇!$CB&A"&男&工程师&主要从事气动弹性方面的研究&!:AH,0-"+,6,""$#J60+,L1(H!#四川理工学院学报!自然科学版"@@@@@@@@@@@@#"$%年&月么小的角度不易保持和测量"通过限位杆将外翼的旋转折叠角度模态名称计算频率GTd试验频率GTd间隙放大为位移间隙&机翼一弯#?&C#?%F!6)数值分析"度外翼旋转%?&!

6、&?%F机翼一扭$#?"C$#?F数值分析的目的在于"初步得到折叠机翼不含间隙机翼一弯#?%C#?#C情况下的颤振特性"为下一节合理的设计试验方案打好!"度外翼旋转%?$"&?&D机翼一扭$$?&C$$?"$基础"数值模拟中得到的折叠翼振动频率和颤振速度可机翼一弯#?CB#?D%作为>M试验和风洞试验的参考依据"也可以和最后的&"度外翼旋转F?CDF?D&试验结果比较"验证数值模型的准确性&本文的数值分机翼一扭$"?"#C?$$析使用有限元软件<,76*,+计算折叠机翼的振动和颤振@@模态试验表明"模型各工况计算频率与试验频率相特性&折叠机翼模型固

7、有振动特性及颤振特性见表$&差不大"达到设计目标"可进行下一步试验&表!折叠机翼固有振动特性和颤振特性分析结果)6)颤振风洞试验名@称"G[!"G[&"G[颤振风洞试验工况见表!"表中所列为初步计划的机翼一弯#?&C#?%C#?CB外翼旋转%?&!%?$"F?CD试验状态"实际试验状态需根据试验现场情况调整&每机翼一扭$#?"C$$?&C$"?"#一个外翼折叠角度"调整不同的间隙"组成不同的吹风颤振频率GTd$$?C$$?F$"?!状态&颤振速度G!HG6$F&?DFC?F&F?D表$风洞试验工况#试验方案设计与实施初始风速外翼折叠外翼间隙限位器间隙

8、G!HG6$角度G[角度G[宽度GHHF"""?"""?""根据试验风洞的速压带设计合理的颤振模型"使其"?