一种高超音速机翼颤振分析方法

摘要

颤振是飞行器可能发生的一种危险极大的振动.若飞行时发生颤振,可能在极短时间内导致结构破坏,因而必须避免在其设计速度范围内颤振的出现.航天飞机,导弹主要都在超音速特别是高超音速范围内飞行,需要对它们是否会发生颤振进行分析.采用活塞理论计算非定常气动力,和颤振运动方程耦合求解三维机翼的颤振临界条件.分别研究了活塞理论一阶,二阶近似公式和精确公式对颤振临界条件的影响,考虑了多种翼型的形状(例如平板翼,圆弧翼,六边形翼和四边形翼等).计算结果和风洞试验数据比较,二者相当一致.同时,本文还考虑了结构刚度非线性对颤振速度的影响.通过计算和分析大量算例,得出一些有重要价值的结论:1.活塞理论二阶近似公式与精确公式结果基本一致,但一阶近似公式与二者差别稍大,在马赫数M3-5范围内颤振速度最大可相差10％左右.2.翼型剖面形状对颤振速度影响不大.3.非线性结构刚度对颤振特性有明显的影响.