間隙結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)彈性系統(tǒng)非線性顫振問題是飛行器氣動(dòng)彈性力學(xué)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn),研究考慮間隙非線性的控制舵系統(tǒng)的氣動(dòng)彈性特性具有重要意義。基于最小狀態(tài)擬合方法獲得時(shí)域降階氣動(dòng)力模型,并通過Lagrange方程獲得系統(tǒng)非線性氣動(dòng)彈性方程;對(duì)比分析三種不同非線性控制舵系統(tǒng)的極限環(huán)顫振及非線性動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性,并與等效線化法和時(shí)域仿真的結(jié)果進(jìn)行一致性對(duì)比。結(jié)果表明:俯仰和撲動(dòng)彈簧剛度的變化對(duì)系統(tǒng)顫振邊界有顯著影響,當(dāng)俯仰和撲動(dòng)兩個(gè)方向同時(shí)含有間隙非線性時(shí),系統(tǒng)在線性顫振速度內(nèi)存在倍周期、混沌等復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。

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【部分圖文】：

圖1全動(dòng)舵面模型的平面幾何示意圖

式中:m為舵面結(jié)構(gòu)質(zhì)量;Ixx、Iyy和Ixy為在參考坐標(biāo)系下相應(yīng)彈性軸的質(zhì)量慣性矩;xˉ和yˉ為重心的位置。通過應(yīng)用Lagrange方程:

圖2三維控制舵的MSC.Adams動(dòng)力學(xué)模型

在本文算例中,三維舵面的結(jié)構(gòu)參數(shù)若無特別說明均如表1所示。表1三維控制舵的結(jié)構(gòu)參數(shù)Table1Structuralparametersof3-Dcontrolfin參數(shù)描述值Kβ/(N·m·rad-1)撲動(dòng)彈簧剛度5000Kα/(N·m·rad....

圖3系統(tǒng)矩陣特征值隨速度的變化

對(duì)于三維控制舵線性顫振系統(tǒng),通過系統(tǒng)矩陣特征值分析獲得線性系統(tǒng)的顫振特性,如圖3所示。線性顫振速度和頻率分別為259.63m/s和44.91Hz,并將該時(shí)域結(jié)果(TimeDomain,簡(jiǎn)稱TD)與Nastran頻域和Adams時(shí)域仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如表2所示,可以看出:三種....

圖3系統(tǒng)矩陣特征值隨速度的變化

圖3系統(tǒng)矩陣特征值隨速度的變化表2線性顫振速度和頻率的結(jié)果Table2Linearfluttervelocityandfrequency方法顫振速度/(m·s-1)顫振頻率/HzNastran頻域分析258.8045.13Adams時(shí)域仿真262....

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