高超声速飞行器的非线性耦合动力学与热弹性颤振控制

针对高超声速飞行器的飞行马赫数高、气动加热效应大、结构轻柔等特点，研究飞行器总体结构在弹性力、惯性力、气动力和热应力共同作用下的非线性动态响应、热气动弹性失稳与颤振控制。用二维弹性薄板模拟飞行器机翼，飞行器主体则看成是刚体。采用von-Kaman大变形几何理论，建立薄板在气动力和热应力作用下的非线性动力学模型。根据力和位移的相容性，建立薄板与飞行器主体之间的衔接条件，得到飞行器总体的非线性动力学模型。以改进的非线性Galerkin方法为基础，对飞行器的多刚-柔体非线性动力系统进行降维。选取适当的参数（如气体动压），采用现代非线性动力学的理论和方法，研究降维后的动力学模型的分岔行为，揭示极限环振动或颤振发生的机理，并提出避免颤振发生的控制方案,为近空间飞行器的动力学与飞行控制设计提供依据。