考虑气动加热的翼面结构热模态试验方法研究 被引量：11

1

作者 刘浩 李晓东 +1 位作者 杨文岐 孙侠生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第13期101-108,共8页

受热结构的热模态特性试验研究对高超声速飞行器设计校核和飞行安全具有重要的意义。建立了一套考虑气动加热影响的结构热模态试验系统,依据气动加热数值计算得到的结构温度场计算加热温度跟踪控制系统参数,对飞行过程中的瞬态热环境进... 受热结构的热模态特性试验研究对高超声速飞行器设计校核和飞行安全具有重要的意义。建立了一套考虑气动加热影响的结构热模态试验系统,依据气动加热数值计算得到的结构温度场计算加热温度跟踪控制系统参数,对飞行过程中的瞬态热环境进行模拟,测量各个加热温区的温度随加热时间的变化,验证了加热温度控制的精确性。将智能PID控制技术与传统相位共振方法相结合,提出了模态频率自动跟踪方法,使传统相位共振方法的应用范围扩展至瞬态热环境下时变结构系统的模态试验领域。设计了一个切尖三角形薄板翼面结构试验件,并采用模态频率自动跟踪方法对该结构进行热模态试验,获得了结构的前四阶模态频率随加热时间的变化,并与结构有限元数值计算结果进行比较,试验与计算结果吻合得很好,验证了模态频率自动跟踪方法对热模态测试问题的有效性和准确性。分别通过对瞬态和稳态热环境下结构模态频率试验和计算结果的分析,探讨气动加热产生的结构瞬态温度场对模态频率影响的机理,解释了模态频率随加热时间变化趋势的内在原因。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 气动加热 翼面结构 热模态试验 模态频率自动跟踪 相位共振法

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典型热防护壁板结构的热模态分析 被引量：11

2

作者 李宇峰 贺利乐 +1 位作者 张璇 董龙雷 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期43-49,共7页

气动加热产生的热环境会使结构动力学参数发生显著变化,影响结构的承载能力和强度极限,因此结构的热模态分析是评估结构动态力学环境适应性的重要手段。结构热模态分析有两种手段:数值分析和热模态试验。而目前对高温及高温梯度下的结... 气动加热产生的热环境会使结构动力学参数发生显著变化,影响结构的承载能力和强度极限,因此结构的热模态分析是评估结构动态力学环境适应性的重要手段。结构热模态分析有两种手段:数值分析和热模态试验。而目前对高温及高温梯度下的结构热模态分析研究较少。本文针对典型热防护壁板结构,研究了气流加热的高温热环境模拟方法以及结构热模态试验和分析方法;获得了不同温度及温度梯度条件下典型热防护壁板结构的振型、固有频率,分析了结构振动特性的变化规律;通过数值模拟与试验对比,发现温度梯度因素对结构动力学参数具有显著的影响。进一步研究温度及温度梯度对结构动力学参数的影响,对热载荷下的结构设计具有指导意义。 展开更多

关键词 壁板结构 热模态 温度梯度 试验

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发动机排气歧管热模态分析及试验研究 被引量：10

3

作者 刘志恩 胡雅倩 +1 位作者 颜伏伍 李党育 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期359-365,共7页

本文旨在探讨发动机的热负荷对排气歧管模态的影响。首先,在阐述模态分析理论的基础上,建立了排气歧管有限元模型,分别进行自由状态和承受螺栓预紧力的约束状态下的冷-热模态分析;接着构建模态试验系统,分别在自由状态和约束状态下进行... 本文旨在探讨发动机的热负荷对排气歧管模态的影响。首先,在阐述模态分析理论的基础上,建立了排气歧管有限元模型,分别进行自由状态和承受螺栓预紧力的约束状态下的冷-热模态分析;接着构建模态试验系统,分别在自由状态和约束状态下进行排气歧管冷-热模态试验。最后,有限元模态分析和模态试验的结果对比表明,有限元模态分析的结果与试验结果基本吻合;螺栓预紧力的约束和热负荷都对排气歧管的模态产生影响,螺栓预紧力的约束使其固有频率显著提高,而温度升高则使固有频率稍有降低。 展开更多

关键词 排气歧管 温度 热模态分析 模态试验

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高超声速飞行器结构热模态试验国外进展 被引量：22

4

作者 程昊 李海波 +2 位作者 靳荣华 吴振强 张伟 《强度与环境》 2012年第3期52-59,共8页

高超声速飞行器在巡航/再入阶段受到严酷的气动加热效应,极高的温度及温度梯度,改变飞行器结构热物理参数和力学性能,导致结构弯曲、扭转刚度下降,颤振安全边界降低,影响飞行器结构的可靠性。热环境下的结构模态特性,作为反映气动加热... 高超声速飞行器在巡航/再入阶段受到严酷的气动加热效应,极高的温度及温度梯度,改变飞行器结构热物理参数和力学性能,导致结构弯曲、扭转刚度下降,颤振安全边界降低,影响飞行器结构的可靠性。热环境下的结构模态特性,作为反映气动加热对结构影响的重要参数,在指导、验证此类飞行器的设计中具有重要意义。20世纪中期以来,NASA Langley、Dryden等研究中心分别针对金属和复合材料壁板、X-15翼舵、X-34发动机喷管等结构开展热模态试验方法研究与试验验证,近期Dryden研究中心针对X-37方向舵开展热模态试验的探索研究。系统综述了国外开展的热模态试验方法、试验设施和试验结果,总结热模态试验中的工程问题和研究方向,对于国内热模态试验技术的发展、飞行器结构高温性能评估等均具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 热模态 热振动 地面试验

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舵面热模态试验技术研究 被引量：23

5

作者 苏华昌 骞永博 +1 位作者 李增文 刘永清 《强度与环境》 2011年第5期18-24,共7页

介绍一种改进的热模态试验方法,采用振动台基础激励技术和激光测振仪非接触测量方法,对舵面的热模态特性进行测试,获得了一阶弯曲频率和扭转频率随加热时间和温度的变化规律,该技术具有较好的应用价值。

关键词 舵 热模态 基础激励 激光测量

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基于纯随机激励的热模态试验技术研究 被引量：11

6

作者 李晓东 杨文岐 刘浩 《强度与环境》 2015年第2期52-56,共5页

考虑热影响的结构模态试验技术研究对高空高速越层飞行器的飞行安全具有重要的意义,主要介绍了基于纯随机激励的热模态试验技术,并以一个三角翼的热模态试验为例,阐述了热模态试验原理、方法,最终获得了三角翼的前四阶振动频率随时间变... 考虑热影响的结构模态试验技术研究对高空高速越层飞行器的飞行安全具有重要的意义,主要介绍了基于纯随机激励的热模态试验技术,并以一个三角翼的热模态试验为例,阐述了热模态试验原理、方法,最终获得了三角翼的前四阶振动频率随时间变化的规律,为高空高速越层飞行器结构振动特性验证打下了坚实的基础。 展开更多

关键词 随机激励 模态识别 振动特性 热模态试验

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某发动机进气管热模态分析 被引量：4

7

作者 杨志斌 杨海 周东 《航空计算技术》 2011年第5期65-67,71,共4页

掌握波纹管的振动特性并使其固有振动频率合理分布是发动机动力学研究的重要内容之一。在分析发动机进气管振动对发动机影响的基础上,建立了某发动机进气管的有限元分析模型。通过仿真计算得到了热振动模态参数,验证了进气管设计的合理... 掌握波纹管的振动特性并使其固有振动频率合理分布是发动机动力学研究的重要内容之一。在分析发动机进气管振动对发动机影响的基础上,建立了某发动机进气管的有限元分析模型。通过仿真计算得到了热振动模态参数,验证了进气管设计的合理性。结果表明,结构温度发生显著变化并引起热应力,进一步影响到结构的固有振动特性,为发动机进气管的动力响应分析和进一步的结构优化设计提供理论参考依据。 展开更多

关键词 波纹管 热模态分析 有限元方法

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力热载荷下的一般模态方程及热模态计算 被引量：2

8

作者 王建民 原凯 +1 位作者 张忠 程昊 《强度与环境》 2016年第2期9-16,共8页

工程中往往遇到静/热/动载荷联合作用下结构的振动问题,其本质为非线性问题,但当振动量级较小时,可以将非线性振动问题简化为线性问题进行处理,从而产生了静载模态和热模态的概念。本文基于连续介质力学及动力学拉格朗日方程,推导了静/... 工程中往往遇到静/热/动载荷联合作用下结构的振动问题,其本质为非线性问题,但当振动量级较小时,可以将非线性振动问题简化为线性问题进行处理,从而产生了静载模态和热模态的概念。本文基于连续介质力学及动力学拉格朗日方程,推导了静/热载模态刚度阵和质量阵的一般表达式,一方面简化了具体问题模态质量阵和刚度阵的推导,如梁、板等具体问题静/热载模态只是一般表达式的特例,另一方揭示了商用有限元软件静/热载模态计算错误的原因和其使用的限制。 展开更多

关键词 结构动力学 静载模态 热模态

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子空间跟踪算法在热模态问题中的应用研究

9

作者 周昊天 赵婕 +2 位作者 曹为政 史晓鸣 于开平 《上海航天》 CSCD 2018年第4期85-90,共6页

总结子空间跟踪算法识别模态参数的一般步骤。对一个有理论参考解的时变两自由度系统进行仿真,利用添加不同量级噪声的响应数据对系统进行辨识。辨识结果表明:基于新信息准则的子空间跟踪算法拥有较好的抗噪能力。对飞行器舵面结构进行... 总结子空间跟踪算法识别模态参数的一般步骤。对一个有理论参考解的时变两自由度系统进行仿真,利用添加不同量级噪声的响应数据对系统进行辨识。辨识结果表明:基于新信息准则的子空间跟踪算法拥有较好的抗噪能力。对飞行器舵面结构进行受控快速加热,辨识快速升温过程中的模态参数。辨识结果表明:子空间跟踪算法可用于热模态辨识,有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 子空间跟踪 热模态 模态试验 时变结构 模态参数辨识 新信息准则 飞行器 舵面结构

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舵面结构热模态试验方法研究 被引量：6

10

作者 王毅 秦强 +2 位作者 赵朋飞 张生鹏 王刚 《装备环境工程》 CAS 2021年第8期7-13,共7页

目的探究高温对舵面结构模态试验结果的影响。方法以导弹舵面为研究对象,开展高温环境下结构模态试验方法研究。基于石英灯热辐射高温加热系统和模态测试系统搭建热模态试验测试平台,采用带水冷装置的耐高温加长激振杆实现激励的施加,... 目的探究高温对舵面结构模态试验结果的影响。方法以导弹舵面为研究对象,开展高温环境下结构模态试验方法研究。基于石英灯热辐射高温加热系统和模态测试系统搭建热模态试验测试平台,采用带水冷装置的耐高温加长激振杆实现激励的施加,设计耐高温陶瓷引伸杆进行振动信号的测试,通过有限元仿真分析与试验数据对比,验证所提热模态试验方案的可行性。结果当激振杆的正弦扫频试验在20~1000 Hz范围内,其传递函数值接近于1,说明激振杆传递性能良好。陶瓷引伸杆对试验件前四阶模态频率及振型影响较小,验证了陶瓷引伸杆设计的有效性。试验数据表明,试验件材料的刚度随着环境温度的升高逐渐降低,导致各阶模态的频率呈逐渐降低的趋势。结论高温会使舵面结构的模态参数降低,该研究为后续型号产品的热模态试验提供了的试验手段和技术支持。 展开更多

关键词 导弹舵面 耐高温水冷激振杆 有限元方法 陶瓷引伸杆 仿真分析 热模态试验

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基于试验的C/SiC典型结构热模态模型修正方法 被引量：1

11

作者 杨浩 《现代防御技术》 2019年第6期42-48,共7页

基于有限元法的热模态理论,建立了合理的C/SiC典型结构件有限元模型。考虑到C/SiC复合材料性能参数分散性以及结构热应力附加刚度对固有频率的影响,采用弹簧单元模拟热应力的影响。根据模态试验数据,以优化的方法依次对自由边界、固支... 基于有限元法的热模态理论,建立了合理的C/SiC典型结构件有限元模型。考虑到C/SiC复合材料性能参数分散性以及结构热应力附加刚度对固有频率的影响,采用弹簧单元模拟热应力的影响。根据模态试验数据,以优化的方法依次对自由边界、固支边界典型结构仿真模型进行了频率修正,对工程实际具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 典型结构 有限元法 热模态 优化 模型修正

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飞行器典型舵结构的热振试验研究

12

作者 王鹏飞 刘振 +1 位作者 周长伟 党天骄 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期170-175,共6页

针对热环境下飞行器舵面动力学响应复杂多变的问题,以典型舵面结构为研究对象,设计并搭建一种典型舵结构加热振动试验平台,开展不同热环境下舵面的热振试验研究,从而获取结构在不同热环境下的的传递函数。研究结果表明:该试验台可以针... 针对热环境下飞行器舵面动力学响应复杂多变的问题,以典型舵面结构为研究对象,设计并搭建一种典型舵结构加热振动试验平台,开展不同热环境下舵面的热振试验研究,从而获取结构在不同热环境下的的传递函数。研究结果表明:该试验台可以针对典型舵结构两侧进行较为均匀的加热,并通过振动台施加外载荷来还原结构在真实飞行时的响应特性;该试验方法可进行20℃~600℃的飞行器热-振联合试验。 展开更多

关键词 飞行器 舵面结构 热振响应 热模态 石英灯加热

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多模态热声不稳定混沌现象实验研究 被引量：2

13

作者 张信 李敬轩 杨立军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期162-170,共9页

热声不稳定是一种常发生在航空航天发动机中,会对发动机造成危害的现象,该现象实质上是声波与非定常热释放的相互耦合。本文设计了一个多孔预混火焰Y型里开管(Rijke管)装置,用以研究多频率非线性热声不稳定性。这种简化燃烧室结构能够... 热声不稳定是一种常发生在航空航天发动机中,会对发动机造成危害的现象,该现象实质上是声波与非定常热释放的相互耦合。本文设计了一个多孔预混火焰Y型里开管(Rijke管)装置,用以研究多频率非线性热声不稳定性。这种简化燃烧室结构能够很好捕捉真实发动机中由于复杂几何结构引起的多模态热声不稳定性。通过改变火焰的当量比和其在Y型里开管上游的位置,来遍历燃烧室中不同热声振荡行为,并结合短时傅里叶变换(STFT)、相空间重构等方法分析了不同非线性热声振荡行为,发现在改变工况时,会出现高频极限环状态、高频向低频的模态转换状态、低频极限环状态、准周期状态以及混沌状态等现象,而在当量比为0.94的工况下会出现两个不稳定频率模态争夺的实验现象,在实验结果基础上,深入分析了这些非线性现象的成因。 展开更多

关键词 多模态热声不稳定 里开管 预混火焰 模态争夺 非线性动力系统

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大型热环境试验技术的最新进展 被引量：16

14

作者 赵保平 严超 +5 位作者 孟祥男 刘鹏 孙磊 李原 蔡骏文 王晓飞 《装备环境工程》 CAS 2016年第5期1-9,共9页

总结了近年来航天大型热环境试验方面最新成果,主要对热环境以及热强度、热模态、热振动等力热复合试验与相关物理量测量方面的工作进行了归纳,并指出了存在的不足以及未来发展的方向。通过工程加热能力和传感器承受能力的不同,建模分... 总结了近年来航天大型热环境试验方面最新成果,主要对热环境以及热强度、热模态、热振动等力热复合试验与相关物理量测量方面的工作进行了归纳,并指出了存在的不足以及未来发展的方向。通过工程加热能力和传感器承受能力的不同,建模分析预示,采取了温度分段加热实现的方案,试验及测量技术等方面取得显著成果,但由于飞行器复杂,传热及力热耦合影响,在热结构精细分析预示与试验技术方面,特别是在试验建模验模为基础的虚拟试验技术方面尚需大量研究。应坚持理论与试验、工程研制与研究相结合的方式,不断完善持续改进,实现动力学精细化预示与天地一致性试验。 展开更多

关键词 高速飞行器 热环境 热环境试验 热强度试验 热模态试验 虚拟试验

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薄壁结构热噪声设计的验证流程与实例 被引量：3

15

作者 吴振强 任方 +2 位作者 呙道军 刘永清 方国东 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第4期108-113,共6页

薄壁结构是飞行器大面积热防护结构、控制面等的主要组成部件,对热噪声载荷非常敏感,易发生热变形、非线性动态响应、热噪声疲劳失效等问题,严重威胁着飞行器的结构完整性和安全性。基于研制的热噪声试验装置的设计机理,形成了薄壁结构... 薄壁结构是飞行器大面积热防护结构、控制面等的主要组成部件,对热噪声载荷非常敏感,易发生热变形、非线性动态响应、热噪声疲劳失效等问题,严重威胁着飞行器的结构完整性和安全性。基于研制的热噪声试验装置的设计机理,形成了薄壁结构热噪声设计的验证试验流程。针对典型C/SiC矩形平板试验件,先后开展了热屈曲、热模态、热噪声等试验,对试验件进行无损检测,最终获得不同条件下试验件的模态参数、动态响应规律和失效模式等,可为高速飞行器热防护结构设计和试验计划提供技术支撑。 展开更多

关键词 薄壁结构 热噪声设计 热屈曲试验 热模态试验 热噪声试验

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高温环境下结构模态试验技术 被引量：6

16

作者 于开平 白云鹤 +1 位作者 赵锐 周昊天 《力学与实践》 北大核心 2018年第1期1-12,共12页

由于高超声速飞行器长时间在大气层内工作会面临恶劣的气动热环境,飞行器结构地面模态试验必须考虑高温影响,但高温环境下结构模态试验远比常规试验复杂,目前仍存在很多技术难点亟待解决.本文首先对高温环境下的结构模态试验技术国内外... 由于高超声速飞行器长时间在大气层内工作会面临恶劣的气动热环境,飞行器结构地面模态试验必须考虑高温影响,但高温环境下结构模态试验远比常规试验复杂,目前仍存在很多技术难点亟待解决.本文首先对高温环境下的结构模态试验技术国内外发展现状进行了综述,详细分析了现有的高温环境下结构模态试验中的激励力与振动响应测量技术的特点及适用性,最后展望了高温环境下结构热模态试验技术的发展方向和研究重点. 展开更多

关键词 高超声速 高温环境 热模态试验 试验技术

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奇异值分解识别精密机械热动态特性参数的研究 被引量：8

17

作者 傅建中 陈子辰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期474-477,共4页

在精密机械热动态过程的离散化模型基础上,提出一种识别精密机械热动态特性参数的新方法——奇异值分解算法.在分析精密机械零部件的非定常导热问题时,由有限元法获得热动态过程空间离散化模型.采用热模态分析方法实现离散化模型解耦变... 在精密机械热动态过程的离散化模型基础上,提出一种识别精密机械热动态特性参数的新方法——奇异值分解算法.在分析精密机械零部件的非定常导热问题时,由有限元法获得热动态过程空间离散化模型.采用热模态分析方法实现离散化模型解耦变换,模态坐标下的特性参数为热特征值(广义时间常数的倒数).辨识热动态特性参数的方法是通过构造热脉冲响应矩阵,采用矩阵奇异值分解的方法,以最少的参数和最小的阶次来描述精密机械热动态过程,进而求得热特征值.实测数据表明,该方法能有效地识别热特征值和快速估算出热平衡时间. 展开更多

关键词 奇异值分解 精密机械 热动态特性 热平衡时间 空间离散化模型 热模态分析

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高超声速飞行器舵面热颤振数值方法研究 被引量：5

18

作者 张华山 张家雄 何咏梅 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2015年第5期59-62,共4页

建立一套可行的气动热、气动力、结构松耦合数值方法,利用商业软件ABAQUS二次开发接口DFLUX,编制热壁热流计算程序以考虑壁面温度的影响,分析舵面结构在气动加热环境中温度场分布及随飞行时间的变化;建立力热模型分析舵面模态和频率随... 建立一套可行的气动热、气动力、结构松耦合数值方法,利用商业软件ABAQUS二次开发接口DFLUX,编制热壁热流计算程序以考虑壁面温度的影响,分析舵面结构在气动加热环境中温度场分布及随飞行时间的变化;建立力热模型分析舵面模态和频率随气动加热的变化情况;应用商业软件ZAERO进行颤振分析,确定舵面气动弹性稳定性及颤振发生机理。 展开更多

关键词 高超声速 舵面 气动加热 热模态 颤振

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飞行器薄壁结构热噪声响应及动强度研究 被引量：4

19

作者 张正平 《强度与环境》 CSCD 2019年第1期1-7,共7页

飞行器在大气层内长时间高马赫数飞行会面临极端严酷的热/振动/噪声等力热复合载荷环境,对传统单一环境下的结构动力学、强度分析与试验技术提出了挑战,本文分析了国内外在该领域进展及存在的技术难题,围绕工程及专业技术发展需求,针对... 飞行器在大气层内长时间高马赫数飞行会面临极端严酷的热/振动/噪声等力热复合载荷环境,对传统单一环境下的结构动力学、强度分析与试验技术提出了挑战,本文分析了国内外在该领域进展及存在的技术难题,围绕工程及专业技术发展需求,针对飞行器薄壁结构在高温环境下的结构动特性演变规律、热噪声动态响应分析与试验技术、热噪声载荷下结构寿命预示与动强度评估等方面开展研究,对取得的最新研究进展进行了科学总结,提出了未来的发展建议,可为高超声速飞行器、可重复使用运载器等关键结构设计与试验考核提供技术支撑。 展开更多

关键词 热模态 热噪声 动强度 仿真分析 试验技术

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高超声速飞行器热颤振研究现状与展望 被引量：13

20

作者 陈浩宇 王彬文 +1 位作者 宋巧治 李晓东 《航空工程进展》 CSCD 2022年第1期19-27,共9页

高超声速飞行器在飞行过程中承受严酷的气动载荷以及气动加热,因此其结构在设计中要充分考虑气动力及气动热效应引起的结构动稳定性和动响应等问题,热颤振是其中较为关键的一环。本文梳理了热颤振研究的发展历程,总结了用于热颤振研究... 高超声速飞行器在飞行过程中承受严酷的气动载荷以及气动加热,因此其结构在设计中要充分考虑气动力及气动热效应引起的结构动稳定性和动响应等问题,热颤振是其中较为关键的一环。本文梳理了热颤振研究的发展历程,总结了用于热颤振研究的多种现有方法,包括热模态试验、热颤振仿真分析以及风洞试验等。在此基础上,进一步分析了可用于热颤振研究的新兴技术——地面颤振试验技术的研究现状及存在问题,展望了地面热颤振试验技术的未来发展趋势。 展开更多

关键词 高超声速 热模态 气动热弹性 颤振 地面颤振试验

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