[发明专利]飞行器等价地面颤振综合试验方法

摘要

为了克服现有技术缺乏地面颤振试验系统方法和评价指标的技术缺陷，本发明提供了飞行器等价地面颤振综合试验方法，该方法通过分析不同温度、飞行速度、大气密度、气流环境对飞行器所受弹性气动力耦合的影响，建立非线性偏微分方程描述的飞行器弹性气动力模型；在此模型基础上，根据已有试验数据分析，优化信号激励/拾振点布局，采用偏微分方程反卷积方法，设计获取气动力输入信号理论值，采用多点分布激励力控制方法，有效跟踪输入信号理论值，精确控制多点激振力，实现多点激励力模拟气动力的效果；建立结构温度试验覆盖大范围温度的环境，采用专用多点非接触高速图像与接触式传感器一体化融合检测方法，解决了接触式传感器无法精确检测超低温、高温情况下结构振动幅度、频率的问题。

主权项

1.一种飞行器等价地面颤振综合试验方法，其特征包括以下步骤：（1）通过分析不同温度、飞行速度、大气密度、气流环境等对飞行器所受气动力的影响，通过基本性能下的参数特性曲线，直观的给出各个参数之间的影响关系，根据已有飞行试验数据对弹性气动力模型进行分析，综合分析各个参数采用非线性偏微分方程形式描述不同温度、飞行速度、大气密度和气流环境对弹性气动力的影响，通过已有飞行试验数据以及机翼局部高温颤振试验数据，采用模型优选判据确定飞行器弹性气动力模型结构和参数，提高模型的结构辨识计算效率以及其辨识数值的稳定性，有效地识别飞行器弹性气动力模型，针对不同情况采用相应条件的测试方案，测试验证不同条件下的飞行器弹性气动力模型准确性；(2) 在建立的不同飞行条件下的气动力模型基础上，根据给定温度、速度、大气密度飞行响应数据，通过不同信号激励/拾振点布局，使用偏微分方程反卷积方法设计得到输入信号的理论值及振动规律，构造信号激励方案，使用多点分布式激振系统实时加载激励力，模拟输入信号的理论值，根据多点激振试验得到响应数据，达到精确模拟弹性气动力的效果；(3) 通过多点激励力输入信号理论值确定多点分布式激振控制控制规律，给出飞行器在不同温度、飞行速度、大气密度情况下多点分布激励力系统工程实现的硬件系统结构及控制方案，使用FPGA阵列在线控制模拟，得到多点不同分布激励力输出且每点控制频率上千次/秒，精确模拟气动力，使得实际激励信号能够最大程度跟踪输入信号理论值，实现模拟气动力与目标气动力信号误差最小；(4) 将振动可接触式传感器与可屏蔽高温与低温影响的高速图像信号采集系统相结合，融合接触式与非接触式传感器检测信号，实时记录分析颤振过程，直观的获得振动幅值和频率，二者结合实现颤振试验的振动检测一体化、可视化数据获取和试验结果分析；(5) 针对多种型号飞机缩比模型的全机超低温、正常温度以及局部超高温不同情况地面颤振试验，对地面颤振试验系统进行模型参数实时修正和结构在线调整，确保地面颤振试验与飞行试验的等价性与一致性；并通过自加热模拟高速飞行状态进行地面颤振试验。