超声速气流中复合材料壁板的动力学分析及其控制

摘要

超声速飞行器外表具有大量的蒙皮壁板结构,其在巡航过程中会受到气动、热、声及机械等载荷的联合作用.本文针对超声速气流中的复合材料壁板结构,基于一阶剪切变形理论和超声速活塞理论,推导得到了复合材料壁板的气热弹动力学的能量泛函,并运用Hamilton原理变分求得系统的控制方程,利用牛顿迭代法结合Newmark法,求解获得了壁板的临界颤振动压和时域动力学响应.通过变参数计算,分析了不同参数对于壁板动力学响应的影响.最后,应用非线性吸振器对复合材料壁板的动力学响应进行颤振控制,结果表明,该非线性吸振器可以有效降低壁板的颤振极限环振幅,从而极大提高超声速飞行器的可靠性和寿命.