可折叠式机翼非线性颤振与时变系统气动弹性响应研究

可折叠式机翼是美国"可变体飞行器结构"研究计划中重点推出的新概念可变体飞机机翼布局形式之一。折叠翼的多铰链连接结构和拓扑形状的可变性，使折叠翼气动弹性问题具有如下特征：多铰链连接结构可能引入多个局部间隙非线性；超临界颤振分析需要计入结构几何非线性；折叠翼伸缩过程中结构与气动模型具有时变性。这些特征给折叠翼气动弹性研究带来了新的挑战。本项目围绕折叠翼的上述非线性和时变性特征，研究折叠翼间隙非线性颤振及其参数影响规律；计入几何结构非线性因素，研究折叠翼超临界区域内的极限环振动特性及其参数影响规律；研究折叠翼伸缩过程中的时变系统气动弹性响应问题。本项目提出时变系统气动弹性响应这一新的科学问题，研究成果将对我国折叠翼式布局的新概念可变体飞行器气动弹性设计提供关键技术支撑。

可折叠式机翼是美国“可变体飞行器结构”研究计划中重点推出的新概念可变体飞机机翼布局形式之一。折叠翼的多铰链连接结构和拓扑形状的可变性，使折叠翼气动弹性与稳定性控制问题具有几何非线性、变体过程中结构与气动模型的（参变性）时变性，这些特征给折叠翼气动弹性研究带来了挑战。.本项目围绕三维柔性机翼气动弹性问题的上述特征，所开展的研究与取得的重要进展如下：1）机翼在不同构型下颤振分析方法。提出了一套参数化结构动力学模型与参数化空气动力模型的参数化气动弹性建模与参数化颤振分析方法；2）折叠翼变体过程中的瞬态响应分析。建立了以机翼折叠角为参数的折叠过程时变动力学方程，为后续气动弹性研究打下了重要基础；3）机翼—外挂系统耦合颤振主动抑制；提出了机翼—外挂系统鲁棒颤振主动抑制方法；4）柔性机翼气动伺服弹性的鲁棒分析；提出了一种基于信号系统变换的不确定系统的模型降阶方法；5）柔性机翼的跨音速颤振计算；基于CFD-CSD耦合，计算了三维机翼的跨音速颤振特性，是试验值吻合良好；6）柔性飞机载荷分析与减缓。建立柔性飞机刚弹耦合动力学气动伺服弹性方程，设计了突风与机动载荷减缓控制律，数值仿真验证了方法的有效性。.上述研究所提出的一些新的建模与分析方法对于柔性可变体飞行器气动弹性与控制设计具有重要的科学意义。