一种基于当地流活塞理论的超音速导弹气动伺服弹性分析方法 被引量：6

1

作者 张陈安 张伟伟 叶正寅 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期141-146,共6页

运用当地流活塞理论计算导弹的非定常气动力,在状态空间内实现了气动弹性系统与控制系统的耦合,并进行了时域分析。对某典型导弹的气动伺服弹性问题算例,计算了不同马赫数、不同迎角以及不同的传感器安装位置对导弹气动伺服弹性特性的影... 运用当地流活塞理论计算导弹的非定常气动力,在状态空间内实现了气动弹性系统与控制系统的耦合,并进行了时域分析。对某典型导弹的气动伺服弹性问题算例,计算了不同马赫数、不同迎角以及不同的传感器安装位置对导弹气动伺服弹性特性的影响,同时考察了控制系统的引入对不同刚度弹体气动伺服弹性特性的影响。算例结果与理论分析相吻合,表明该方法能简便的对全机、全弹复杂外形的气动伺服弹性正问题进行高效准确的分析,在较大范围的马赫数和迎角内都能得到可靠的结果。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 颤振 当地流活塞理论 超音速 高超音速 降阶气动力模型

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飞行器非线性气动伺服弹性力学 被引量：15

2

作者 黄锐 胡海岩 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期428-466,共39页

现代飞行器日益呈现结构轻质化、控制系统宽通带和高权限的发展趋势.因此,非定常气动力、柔性结构和主动控制系统三者间的耦合力学成为重要的研究领域.自20世纪80年代起,航空界开始关注受控飞行器的气动弹性稳定性以及主动控制问题,但... 现代飞行器日益呈现结构轻质化、控制系统宽通带和高权限的发展趋势.因此,非定常气动力、柔性结构和主动控制系统三者间的耦合力学成为重要的研究领域.自20世纪80年代起,航空界开始关注受控飞行器的气动弹性稳定性以及主动控制问题,但对气动/结构的非线性效应、控制回路时滞对受控飞行器动力学行为的影响规律研究尚不充分.研究这些影响规律不仅涉及非线性、高维数、多变参数和时滞效应等难题,而且必须面对空气动力、飞行器结构、驱动机构、控制系统之间的强耦合问题.其中的前沿难题是:发展非线性气动伺服弹性动力学建模理论,揭示上述因素诱发受控气动弹性振动的动力学机理,开展气动伺服弹性控制风洞实验.本文针对非线性气动伺服弹性力学所涉及的非线性非定常气动力建模、非线性结构动力学、气动伺服弹性控制律设计、气动伺服弹性实验,总结相关研究现状和最新进展,特别是近年来作者学术团队的研究成果,并对进一步研究给出若干建议. 展开更多

关键词 动力学 主动控制 气动伺服弹性力学 颤振主动抑制

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弹性飞行器气动伺服弹性耦合动力学仿真 被引量：9

3

作者 杨炳渊 樊则文 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期134-138,共5页

针对常见的轴对称串置翼布局外形,结构方面以分枝模态法为基础,气动力方面分别采用修正活塞理论和细长体理论计算升力面和旋成体机身的非定常气动力,干扰因子法考虑翼身干扰和串置翼下洗,通过控制系统敏感元件输入参数与结构振型的关系... 针对常见的轴对称串置翼布局外形,结构方面以分枝模态法为基础,气动力方面分别采用修正活塞理论和细长体理论计算升力面和旋成体机身的非定常气动力,干扰因子法考虑翼身干扰和串置翼下洗,通过控制系统敏感元件输入参数与结构振型的关系,输出控制力对结构振动的激励关系,考虑弹性振动产生的非定常气动力,建立由模态坐标运动微分方程和控制系统传递函数联合表示的受控弹性飞行器耦合系统动力学的数学模型。在此基础上,用状态空间法将结构运动微分方程和控制系统传递函数转换成状态方程,在时域内用龙格-库塔法实现系统动力学响应的数值仿真,并借以判断系统的动力学稳定性,辨识稳定性的临界参数。应用本文方法完成了算例飞行器无控状态的经典颤振及受控状态的气动伺服弹性分析,证明了方法的可行性和有效性。通过改变控制系统参数和结构参数的仿真计算,总结出这些参数的影响规律。 展开更多

关键词 飞行器 系统动力学 气动伺服弹性 稳定性 数值仿真

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民用飞机气动伺服弹性试飞激励响应仿真研究 被引量：3

4

作者 雷鸣 杨飞 霍幸莉 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第6期146-152,共7页

为提高民用飞机气动伺服弹性试飞仿真预测能力,实现高效安全的民用飞机气动伺服弹性试飞。在民用飞机气动伺服弹性试飞方法的基础上,提出民用飞机气动伺服弹性试飞激励响应仿真方法。该方法以民用飞机全机动力学有限元模型为基础,建立... 为提高民用飞机气动伺服弹性试飞仿真预测能力,实现高效安全的民用飞机气动伺服弹性试飞。在民用飞机气动伺服弹性试飞方法的基础上,提出民用飞机气动伺服弹性试飞激励响应仿真方法。该方法以民用飞机全机动力学有限元模型为基础,建立带飞行控制律的飞机气动伺服弹性模型,通过副翼、升降舵和方向舵的激励分别实现对飞机的激励响应仿真,得到飞机结构响应量值。为进一步验证该方法的可行性,进行某民用飞机副翼脉冲激励响应仿真,并将仿真响应结果与试飞结果对比,响应幅值相差15.3%,满足工程要求。民用飞机气动伺服弹性试飞仿真很好地预测试飞激励的飞机响应,为试飞激励信号的优化以及结构响应的评估提供技术参考。 展开更多

关键词 民用飞机 气动伺服弹性 飞行试验 激励响应 仿真

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非定常气动力状态空间模型及其在气动伺服弹性建模中的应用 被引量：2

5

作者 陈刚 徐敏 陈士橹 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 2004年第5期1-4,共4页

研究了一种基于CFD/CSD耦合计算的气动伺服弹性系统建模的一般方法。该方法将气动伺服弹性系统看作气动、结构、控制三个相互耦合的环节,分别建立各个环节状态方程再组装成完整的气动伺服弹性系统模型。着重讨论了非定常气动力状态空间... 研究了一种基于CFD/CSD耦合计算的气动伺服弹性系统建模的一般方法。该方法将气动伺服弹性系统看作气动、结构、控制三个相互耦合的环节,分别建立各个环节状态方程再组装成完整的气动伺服弹性系统模型。着重讨论了非定常气动力状态空间模型建立的系统辨识方法,并对非定常气动力脉冲响应计算进行了深入的探讨。通过将CFD/CSD耦合直接计算与状态方程计算的结果进行对比,表明该方法得到的模型精度好、效率高、易于使用、可扩展性好。 展开更多

关键词 CFD/CSD 非定常气动力 系统辨识 ERA算法 气动伺服弹性

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应用H_∞-范数进行多通道气动伺服弹性系统的频域稳定性分析 被引量：1

6

作者 谷迎松 杨智春 +1 位作者 李斌 王巍 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期165-168,共4页

气动伺服弹性稳定性分析是现代飞机设计中必须考虑的课题。给出了多输入/多输出气动伺服弹性系统的频域运动方程,并由系统稳定性理论得出,在气动伺服弹性稳定临界点附近,系统的H∞-范数趋于无穷大。据此,发展了一种应用H∞-范数进行频... 气动伺服弹性稳定性分析是现代飞机设计中必须考虑的课题。给出了多输入/多输出气动伺服弹性系统的频域运动方程,并由系统稳定性理论得出,在气动伺服弹性稳定临界点附近,系统的H∞-范数趋于无穷大。据此,发展了一种应用H∞-范数进行频域气动伺服弹性稳定性分析的方法。针对某型飞机及其偏航/滚转增稳回路构成的多输入/多输出气动伺服弹性系统,采用该方法求得其闭环稳定临界点,与p-k法计算结果符合较好。分析结果还表明:考虑增稳系统的影响后,飞机气动伺服弹性稳定边界,相对于无控飞机的颤振速度有所降低;对临界稳定模态进行限幅滤波后,减小了不利耦合,使气动伺服弹性稳定性得到提高。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 频域分析 限幅滤波器 H∞-范数 多输入/多输出系统

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考虑参数摄动的飞行器气动伺服弹性鲁棒稳定性分析研究 被引量：5

7

作者 惠俊鹏 杨超 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2015年第6期1-5,共5页

高超声速飞行器通常结构整体柔度大、飞控系统权限大、飞行环境复杂、气动加热严重,极易导致由结构、气动、热和控制等耦合引起的气动伺服弹性稳定性问题。由于建模复杂、不确定性多及参数摄动影响,传统的稳定性分析方法不适用分析飞行... 高超声速飞行器通常结构整体柔度大、飞控系统权限大、飞行环境复杂、气动加热严重,极易导致由结构、气动、热和控制等耦合引起的气动伺服弹性稳定性问题。由于建模复杂、不确定性多及参数摄动影响,传统的稳定性分析方法不适用分析飞行器气动伺服弹性系统的鲁棒稳定性。利用线性分式变换,考虑多种参数摄动,由子系统到整个闭环系统依次建立气动伺服弹性状态空间模型,并应用结构奇异值?方法分析了系统的鲁棒稳定性。分析结论表明了该建模方法的有效性以及?方法在飞行器气动伺服弹性鲁棒稳定性分析中的应用前景。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 鲁棒稳定性 参数摄动 结构奇异值

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应用结构奇异值进行频域气动伺服弹性稳定性分析 被引量：2

8

作者 谷迎松 杨智春 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期5-7,13,共4页

基于鲁棒气动弹性分析理论,在气动伺服弹性系统中直接应用频域气动力,并引入复数速压摄动,导出了相应的μ鲁棒稳定性分析框架,在此框架下应用结构奇异值理论,提出一种气动伺服弹性稳定临界点预测求解的完全频域方法。该方法既能保证系... 基于鲁棒气动弹性分析理论,在气动伺服弹性系统中直接应用频域气动力,并引入复数速压摄动,导出了相应的μ鲁棒稳定性分析框架,在此框架下应用结构奇异值理论,提出一种气动伺服弹性稳定临界点预测求解的完全频域方法。该方法既能保证系统结构奇异值的连续性,又可获得较为精确的计算结果。针对某型飞机及其偏航/滚转增稳回路构成的多输入/多输出气动伺服弹性系统的稳定性分析,采用本文方法求得的系统闭环稳定临界点与传统p-k法计算的结果吻合较好。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 稳定性 鲁棒气动弹性 频域分析 结构奇异值

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非线性结构气动伺服弹性稳定性分析 被引量：2

9

作者 刘德广 李朝辉 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期61-64,共4页

真实的气动伺服弹性系统通常都含有各种非线性因素,它们会对系统的特性带来不可忽略的影响.为此采用一种频域方法对带有间隙的非线性结构进行气动伺服弹性稳定性分析.在气动伺服弹性运动方程中,非线性的结构刚度通过描述函数法转化为准... 真实的气动伺服弹性系统通常都含有各种非线性因素,它们会对系统的特性带来不可忽略的影响.为此采用一种频域方法对带有间隙的非线性结构进行气动伺服弹性稳定性分析.在气动伺服弹性运动方程中,非线性的结构刚度通过描述函数法转化为准线性的等效刚度,然后采用线性控制理论中的Nyquist方法来判断气动伺服弹性系统的稳定性并计算稳定裕度.以某一飞机的带有扑动和旋转间隙的受控翼面为例进行了数值计算.结果表明,旋转间隙对系统的稳定性影响是主要的;旋转间隙越大,系统稳定裕度越小. 展开更多

关键词 气动伺服弹性 间隙 准线性化 稳定性

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跨大气层飞行器气动伺服弹性稳定性分析方法研究 被引量：1

10

作者 惠俊鹏 杨超 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2017年第1期42-46,92,共6页

跨大气层飞行器通常采用翼身组合体外形,机体结构柔性大,飞行控制系统通道之间交联耦合且通频带宽、再入扰动因素复杂、气动加热严重,上述因素可能导致气动伺服弹性或热气动伺服弹性问题。考虑外界干扰不确定性、飞行器模型摄动和控制... 跨大气层飞行器通常采用翼身组合体外形,机体结构柔性大,飞行控制系统通道之间交联耦合且通频带宽、再入扰动因素复杂、气动加热严重,上述因素可能导致气动伺服弹性或热气动伺服弹性问题。考虑外界干扰不确定性、飞行器模型摄动和控制通道耦合等因素,跨大气层飞行器需进行多通道交联耦合气动伺服弹性鲁棒稳定性分析。通过弹性飞行器动力学建模、非定常气动力拟合、伺服系统和飞行控制系统建模,建立了气动伺服弹性系统的闭环模型。在此基础上对Nyquist方法、最小奇异值法以及结构奇异值μ方法等气动伺服弹性稳定性分析方法进行了分析与讨论,得出相关结论。 展开更多

关键词 跨大气层飞行器 气动伺服弹性 稳定性 结构奇异值 μ方法

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由抛助推器故障引起非对称条件下的运载火箭气动伺服弹性分析模型

11

作者 冯刚 张铎 唐硕 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期74-78,共5页

在运载火箭抛助推器故障造成结构刚度、质量分布和气动力分布不对称条件下 ,建立了运载火箭气动伺服弹性分析的数学模型 ,以及非对称情况运载火箭结构弹性振动特性分析有限单元法模型 ,并求解了其频率和振型。应用

关键词 运载火箭 气动伺服弹性模型 弹性振动特性 非对称条件 分布气动力

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细长体分布式载荷的缩聚及其在气动伺服弹性地面模拟中的应用

12

作者 吴志刚 尹烈鹏 余长坤 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2023年第3期93-102,共10页

气动伺服弹性地面模拟试验是近年发展出的一种新型气动弹性地面试验技术,其中的一个关键问题就是非定常气动力的缩聚,即将飞行器所受的分布式气动载荷缩聚为少数几个集中载荷。传统缩聚方法以简单的力、力矩平衡准则对分布力进行处理,... 气动伺服弹性地面模拟试验是近年发展出的一种新型气动弹性地面试验技术,其中的一个关键问题就是非定常气动力的缩聚,即将飞行器所受的分布式气动载荷缩聚为少数几个集中载荷。传统缩聚方法以简单的力、力矩平衡准则对分布力进行处理,或者是通过求解静不定问题,把支反力作为缩聚力,均存在一些缺点。本文提出一种基于一维样条插值的细长体分布式载荷缩聚方法,采用关键模态相似准则来优化缩聚点位置,以达到细长体在缩聚点集中式载荷作用下的动响应与分布式载荷作用下的动响应最为接近的效果。利用简支梁、悬臂梁两个算例验证了所提出的分布式载荷缩聚方法的精度,并将该方法应用于一个细长体导弹的气动伺服弹性地面模拟中。数值仿真表明,所提方法能够快速准确将导弹的非定常气动力缩聚成实时的集中力,满足气动伺服弹性地面模拟试验的精度和快速性要求。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 地面试验 载荷缩聚 细长体 样条插值

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弹性飞行器气动伺服弹性稳定性分析与控制 被引量：6

13

作者 乔洋 于志鹏 陈刚 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期287-291,374,共5页

轻质结构大长细比弹性飞行器开环闭环颤振及控制系统设计是气动伺服弹性稳定性校核与分析的核心问题。本文利用振动模态试验数据修正了弹性飞行器结构有限元模型;使用涡格法进行非定常气动力计算,并利用最小状态法获得了弹性飞行器刚弹... 轻质结构大长细比弹性飞行器开环闭环颤振及控制系统设计是气动伺服弹性稳定性校核与分析的核心问题。本文利用振动模态试验数据修正了弹性飞行器结构有限元模型;使用涡格法进行非定常气动力计算,并利用最小状态法获得了弹性飞行器刚弹耦合频时域状态空间方程。绘制系统状态矩阵特征值随动压变化绘制的根轨迹图对该弹性飞行器开环颤振进行了分析。最后使用线性二次型方法设计了弹性飞行器主动颤振抑制控制律和纵向姿态控制器。仿真结果表明,系统在短的上升时间内实现了对指令的跟随,超调量合理,无静态误差。本文所采用的方法能够满足工程设计需求。 展开更多

关键词 弹性飞行器 颤振抑制 气动伺服弹性 姿态控制

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导弹滚转通道气动伺服弹性稳定性分析 被引量：5

14

作者 王晶燕 杨超 吴志刚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期709-712,共4页

弹性飞行器可能由于结构、气动及控制的不利耦合引发气动伺服弹性失稳 ,为此分析了带有差动舵面及控制系统的细长体导弹滚转通道气动伺服弹性稳定性 .导弹的广义非定常气动力采用气动导数方法计算 ,动力学方程考虑了弹体的刚体滚转运动... 弹性飞行器可能由于结构、气动及控制的不利耦合引发气动伺服弹性失稳 ,为此分析了带有差动舵面及控制系统的细长体导弹滚转通道气动伺服弹性稳定性 .导弹的广义非定常气动力采用气动导数方法计算 ,动力学方程考虑了弹体的刚体滚转运动和一阶弹性扭转振动 .由导弹动力学方程求解得到滚转通道的开环传递函数 ,并应用Nyquist方法进行闭环系统稳定性分析 .算例表明 ,若控制系统设计不当 。 展开更多

关键词 导弹 稳定性 气动伺服弹性 非定常气动力 滚转通道

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一种新的气动伺服弹性失稳模式的机理分析 被引量：1

15

作者 姜宇 杨超 吴志刚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1314-1323,共10页

某超声速导弹在飞行试验中发生了气动伺服弹性失稳导致的结构解体,通过对飞行试验数据的分析发现,气动伺服弹性失稳的振动频率高于弹体一阶弯曲模态频率,对导弹进行气动伺服弹性稳定性频域分析,并未发现该频率段发生气动伺服弹性失稳。... 某超声速导弹在飞行试验中发生了气动伺服弹性失稳导致的结构解体,通过对飞行试验数据的分析发现,气动伺服弹性失稳的振动频率高于弹体一阶弯曲模态频率,对导弹进行气动伺服弹性稳定性频域分析,并未发现该频率段发生气动伺服弹性失稳。针对该问题,建立了一种可以考虑数字式飞控系统采样过程影响的气动伺服弹性稳定性仿真分析方法,并对该导弹进行了建模分析,数值结果复现了该导弹的失稳现象。讨论了这一新型失稳现象发生的原因,包括连续结构滤波器离散化带来的移频现象和频率混叠问题。给出了对应的改进措施和相关的结论。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 离散化 结构滤波器 采样率 频率混叠

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某型导弹气动伺服弹性稳定性应用分析 被引量：1

16

作者 王宏伟 臧其昌 《航空兵器》 2002年第3期15-17,共3页

分析介绍了气动伺服弹性稳定性分析的基本理论,并通过对某型导弹的气动伺服弹性稳定性分析,说明气动伺服弹性理论在工程实际中的应用。

关键词 气动伺服弹性 稳定性 导弹 控制系统 非定常气动力 结构设计

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飞机的气动伺服弹性横侧向风洞试验研究 被引量：1

17

作者 章俊杰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期120-123,共4页

通过飞机模型的气动伺服弹性横侧向风洞试验验证飞机气动伺服弹性稳定性 ,及稳定裕度分析方法的可靠性 .对试验模型 ,试验子系统 ,实现试验的方法及试验结果进行了讨论 .在模型试验技术上 ,如模型的支持系统 ,有关控制律的相似方法 ,液... 通过飞机模型的气动伺服弹性横侧向风洞试验验证飞机气动伺服弹性稳定性 ,及稳定裕度分析方法的可靠性 .对试验模型 ,试验子系统 ,实现试验的方法及试验结果进行了讨论 .在模型试验技术上 ,如模型的支持系统 ,有关控制律的相似方法 ,液压控制系统 ,试验的计算机控制等都作了详细的论述 .试验的结果可应用于飞机工程实际 ,它表明目前的气动伺服弹性分析方法是可信的 ,并将在进一步研究中改进 . 展开更多

关键词 飞机 气动伺服弹性 横侧向风洞试验 稳定裕度

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特种风洞试验中气动伺服弹性失稳故障分析

18

作者 唐波 吴志刚 +1 位作者 杨超 马成骥 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期999-1007,共9页

在某带飞行控制系统的特种风洞试验中,试验模型在闭环大增益情况下出现了振动发散现象。为分析故障原因,对试验数据进行了频谱分析并检验了无风情况下伺服稳定性;同时,将风洞试验动力学系统简化为数学模型,并建立相应的运动微分方程进... 在某带飞行控制系统的特种风洞试验中,试验模型在闭环大增益情况下出现了振动发散现象。为分析故障原因,对试验数据进行了频谱分析并检验了无风情况下伺服稳定性;同时,将风洞试验动力学系统简化为数学模型,并建立相应的运动微分方程进行分析,得到以下结论:加入支持结构后整个系统的弹性影响较大,并与控制及气动力发生耦合出现气动伺服弹性失稳。进一步针对以上简化模型,进行数值仿真,其结果验证了以上机理。为解决此失稳问题,对控制系统提出了2种改进方案:增加结构陷波器或更改操纵面偏转比例参数,2种方案亦得到仿真验证。最后,将增加结构陷波器的改进方案应用到试验中,达到了预期的效果。 展开更多

关键词 风洞试验 控制系统 气动伺服弹性 振动发散 试验改进

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气动伺服弹性对导弹飞行状态的影响研究

19

作者 李培垚 李文光 +1 位作者 刘莉 周玙 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第1期94-101,共8页

由于当今导弹设计出现长径比逐渐增大的趋势,气动伺服弹性问题引起设计工作者的重视,气动伺服弹性是由于大长径比导弹表面的非定常气动力、导弹结构弹性与飞行控制系统之间的耦合带来的影响。基于此,文中对导弹气动伺服弹性问题进行介绍... 由于当今导弹设计出现长径比逐渐增大的趋势,气动伺服弹性问题引起设计工作者的重视,气动伺服弹性是由于大长径比导弹表面的非定常气动力、导弹结构弹性与飞行控制系统之间的耦合带来的影响。基于此,文中对导弹气动伺服弹性问题进行介绍,考虑导弹刚体运动与弹性体运动之间的耦合作用,推导由于弹性振动带来的附加气动力和力矩,并考虑了由于弹体变形引起的推力偏心问题,利用弹性体导弹动力学模型,对弹性体导弹的气动伺服弹性进行仿真分析,并得到相关结论。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 耦合作用 长径比 非定常气动力

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采用乘性速压摄动的频域气动伺服弹性稳定性分析

20

作者 张新平 谷迎松 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第11期1832-1834,共3页

在乘性速压摄动的频域颤振预测方法基础上,将乘性速压摄动表达式引入到频域气动伺服弹性运动方程中,建立了其μ框架,从而可以通过频域μ分析来确定气动伺服弹性稳定临界点。该方法直接应用频域气动力进行求解,属于完全频域方法。用该方... 在乘性速压摄动的频域颤振预测方法基础上,将乘性速压摄动表达式引入到频域气动伺服弹性运动方程中,建立了其μ框架,从而可以通过频域μ分析来确定气动伺服弹性稳定临界点。该方法直接应用频域气动力进行求解,属于完全频域方法。用该方法分析了某型飞机及其偏航/滚转飞控系统构成的多输入/多输出气动伺服弹性系统的稳定临界点。结果表明该方法与p-k法所得的结果吻合很好。 展开更多

关键词 气动伺服弹性 稳定性 Μ分析 乘性速压摄动 频域

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