王征，赵育善，师鹏，李文龙

(北京航空航天大学宇航学院，北京 100191)

引言

随着现代无人飞行器飞行速度与机动能力的不断提高，轻质结构及细长体外形引发的气动弹性问题日益凸显。在飞控系统频带不断放宽的条件下，还易造成飞行器的伺服气动弹性不稳定现象，也即发生“伺服颤振”。气动弹性是指非定常空气动力与飞行器结构弹性之间的动力耦合，主要包括对飞行器结构本身以及飞行稳定性与操纵性两方面的影响。在飞控系统作用下，敏感器将测量到飞行器的弹性振动信息并反馈至控制系统中，使得控制器发出误差控制指令操纵控制面偏转，从而改变飞行器的气动力分布特性;在流场变化的同时，非定常气动力又将激励其结构弹性变形发生变化，从而最终导致非定常气动力、结构弹性与控制系统发生耦合，即出现伺服气动弹性问题，有些文献也称为“气动伺服弹性”问题。

伺服气动弹性问题，不仅会导致飞行器开环扰动特性发生变化;还会因敏感元件作用而导致弹性飞行器动力学环节与控制系统发生闭环回路耦合，由此而恶化飞行器的动态品质。在达到临界飞行速度时，舵机负载铰链力矩的高频振荡还可能造成操纵反逆甚至操纵面颤振。所以，在现代飞行器设计过程中，需要考虑气动弹性影响，针对按照刚体气动参数设计的控制系统进行伺服气动弹性分析。

在国外，研究人员以战斗机等飞行器为研究对象，开展了伺服气动弹性相关技术研究［1-2］，并提出了多种建模及分析方法。……