[发明专利]一种飞机结构模态耦合试验扫频电压预估方法

说明书

本发明属于气动弹性力学领域，涉及一种飞机结构模态耦合试验的扫频电压预估方法；预估飞机结构模态耦合试验的扫频电压，为开展试验提供参考输入数据；步骤如下：预知控制面旋转模态固有频率f_n和模态阻尼ξ_n，控制面舵机截止频率f_c，控制面特征长度c，结构能承受的最大过载n_max，安全系数s，扫频范围[f₀,f_max]，扫频电压U和控制面转角θ的关系K；预估扫频电压U。本发明为飞机结构模态耦合试验的扫频电压预估提供了理论基础，为试验的开展提供了支持。

技术领域

本发明属于气动弹性力学领域，涉及一种考虑控制面固有特性的飞机结构模态耦合试验的扫频电压预估方法。

背景技术

气动伺服弹性稳定性问题是飞机气动弹性和飞行控制耦合所产生的稳定性问题，它直接关系着飞机的飞行安全；而结构模态耦合试验是检验飞机气动伺服弹性稳定性的一项必要的地面试验，通过结构模态耦合试验，可以掌握飞机气动伺服弹性性能，为结构陷幅滤波器的设计提供参考；在进行结构模态耦合试验时，通过给控制面一个正弦激励，使控制面振动起来，并带动飞机机体振动；这个正弦激励的幅值大小通过扫频电压控制，以往通常采用试凑的方法来获得扫频电压；如果扫频电压过大，会使控制面过载过大，结构发生破坏；如果扫频电压过小，噪声会对扫频信号产生较大影响，从而影响试验结果。

发明内容

本发明的目的是：提出一种考虑飞机控制面固有特性的飞机结构模态耦合试验的扫频电压预估方法，给出飞机结构模态耦合试验的扫频电压大小的理论依据，以降低试验风险。

本发明的技术解决方案是：一种飞机结构模态耦合试验扫频电压预估方法，已知该飞机的控制面参数，该参数包含控制面旋转模态固有频率f_n和模态阻尼ξ_n，控制面舵机截止频率f_c，控制面特征长度c，控制面结构能承受的最大过载n_max，控制面安全系数s，已知扫频电压U和控制面转角θ的关系K，已知试验扫频范围[f₀,f_max]，预估扫频电压U，其特征在于包含以下内容：

1、采用控制面结构能承受的最大过载n_max和控制面安全系数s，通过公式[1]计算出控制面允许过载值n：

2、采用控制面旋转模态固有频率f_n、模态阻尼ξ_n和控制面舵机截止频率f_c，通过公式[2]计算中间变量函数G(f)，其中f为扫频频率，扫频的最小频率为f₀，扫频的最大频率为f_max：

3、采用中间变量函数G(f)，通过公式[3]，在扫频的最小频率f₀，到扫频的最大频率f_max范围内，计算中间变量函数G(f)的最小值G_min：

G_min＝min[G(f)]……………………………[3]；

4、采用步骤1中计算得到的控制面允许过载值n和步骤3中计算得到的中间变量函数最小值G_min，通过公式[4]，计算出控制面允许振幅A：

A＝nG_min……………………………[4]；

5、采用控制面特征长度c和步骤4中计算出的控制面允许振幅A，通过公式[5]，计算出控制面转角θ：

6、采用扫频电压U和控制面转角θ的关系K，和步骤5中计算出的控制面转角θ，通过公式[6]，计算出预估扫频电压U：