[发明专利]一种带控制面的三自由度机翼的颤振边界预测方法

摘要

发明公开了一种带控制面的三自由度机翼的颤振边界预测方法，首先通过模态参数识别方法识别机翼的沉浮、俯仰与控制面偏转三个主要模态的频率与阻尼比，然后采用这些模态参数构造特征方程式并求解其特征系数，由特征系数计算一个稳定性判据F3；在每个不同风速下根据响应信号计算相应的F3，采用直线拟合外推颤振边界。该发明适用于带控制面的三自由度机翼的颤振边界预测，能够在较低风速下预测颤振边界，有助于提高试验的准确性与安全性。

主权项

一种带控制面的三自由度机翼的颤振边界预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)在固定风速值下，通过模态参数识别方法识别机翼的沉浮、俯仰与控制面偏转三个模态的频率ωi参数与阻尼比gi参数；2)采用步骤1)中获得的三个模态的参数构造特征方程式s6+A5s5+A4s4+A3s3+A2s2+A1s+A0＝0，特征方程的特征系数A的计算公式如下：A5=-2Σi=13giA4=Σi=13(gi2+ωi2+4Πj=1:3j≠igj)A3=-2Σi=13gi(Σj=1:3j≠i(gj2+ωj2))+8Πk=13gkA2=Σi=13(4(gi2+ωi2)Πj=1:3j≠igj+Πj=1:3j≠i(gj2+ωj2)A1=-2Σi=13(giΠj=1:3j≠i(gj2+ωj2))A0=Πi=13(gi2+ωi2)]]>其中：A0、A1、A2、A3、A4、A5分别是特征方程的系数；i、j、k分别是叠加运算的系数，具体数值为叠加运算符上的数值；3)根据劳斯稳定判据，由以上特征系数A计算劳斯表前两列系数，其计算公式如下：P11=A5P21=A4-A3/A5,P22=A2-A1/A5P31=A3-A5P22/P21,P32=A1-A0A5/P21P41=P22-P21P32/P31,P42=A0P51=P32-A0P31/P41]]>其中，P11为劳斯列表第一行第一列；P21为劳斯列表第二行第一列；P22为劳斯列表第二行第二列；P31为劳斯列表第三行第一列；P32为劳斯列表第三行第二列；P41为劳斯列表第四行第一列；P42为劳斯列表第四行第二列；P51为劳斯列表第五行第一列；4)由劳斯表系数计算出稳定性判据F3：5)给定判定值N，0<N<1；选取两个不同数值的风速，数值分别为X、Y，选取测量风速值为Z；6)利用步骤1)到步骤4)分别计算风速值X、Y、Z的稳定性判据；根据步骤5)中三个风速值和其分别对应的稳定性判据值，绘制稳定性判据值相对于风速的变化曲线，进行直线拟合并外推出F3降为0时的风速S,设定该风速S作为此刻测量风速下的预测颤振边界速度，即预测颤振边界速度为S；7)设定替换风速T，T值大于X、Y、Z中的最大值；用替换风速T替换更新X、Y、Z中的最小值，重复步骤5)‑7)，直到预测颤振边界速度S与替换风速T的差值小于判定值N；此时认定预测颤振边界速度S为临界点。