非线性空气舵系统模态试验及颤振设计研究

杨鑫鑫，徐春铃，韩 旭，王捷冰，刘晓华

（空间物理重点实验室，北京，100076）

0 引 言

颤振是在大气环境中飞行的飞行器在结构弹性力、惯性力、气动力耦合作用下发生的振动发散现象。飞行器的翼舵结构由于存在较大气动力作用，且结构刚度较弹身偏弱，是颤振设计的主要关注对象。工程实践中由于公差和加工偏差、安装偏差的存在，在连接环节较多的舵系统结构中不可避免地存在间隙、摩擦等非线性因素，导致非线性的结构动特性，进而影响空气舵的颤振特性。

赵永辉等[1]研究了具有操纵面间隙的三自由度二元翼段的气动弹性响应；李道春等[2]通过Henon方法准确定位间隙非线性刚度转折点，完成了二元机翼气弹响应分析；谷迎松等[3]研究了带迟滞非线性环节的二元机翼的气动弹性响应；以上研究工作基于二元机翼，无法直接应用于三维真实结构。杨宁等[4]采用子结构法研究了具有间隙的多自由度折叠翼的颤振特性，但与舵系统的间隙形式有较大差异。黄程德等[5]采用虚拟质量法对间隙进行建模，完成了全动舵的CFD/CSD耦合颤振分析，但实际结构虚拟质量法的参数如何确定未进行说明。本文从当前的工程设计出发，对某全动舵的模态试验数据表现出的非线性特点进行总结，进而采用颤振分析商用软件ZAERO完成舵系统的颤振分析，对当前工程设计中的非线性颤振设计进行说明和总结。

1 模态试验

试验对象为安装在舱体上的某空气舵系统，包括舵面、舵轴、轴承、摇臂等传动结构、伺服舵机。……