飞行控制律对体自由度颤振特性影响试验
2021-07-07雷鹏轩余立陈德华吕彬彬
雷鹏轩,余立,陈德华,吕彬彬,*
1. 中国空气动力研究与发展中心 空天技术研究所,绵阳 621000
2. 中国空气动力研究与发展中心 高速空气动力研究所,绵阳 621000
飞翼布局飞行器在气动升阻比、隐身性能、结构效率等3个方面具有先天的优势,已成为下一代军事飞行器平台的首选布局形式。为了充分发挥结构重量优势,新一代飞翼飞行器多采用轻质复合材料,使其具有明显的结构柔性,特别是一些大展弦比飞翼飞行器,其结构弹性振动一阶固有频率仅1 Hz或更小,另一方面飞翼飞机为无尾布局,俯仰转动惯量小,纵向短周期运动模态频率高,因此极易发生弹性振动模态与刚体短周期模态耦合,在远低于设计限制的飞行速度下发生一种动力学失稳现象,造成结构破坏与飞行器坠毁[1-2]。这种由于刚体运动参与而造成的气动弹性失稳现象被称为体自由度颤振(Body Freedom Flutter, BFF)。
2003年美国空军研究实验室(Air Force Research Laboratory, AFRL)发起了SensorCraft项目[3]。项目中洛·马公司提出了一款飞翼布局无人机SC005,经研究发现体自由度颤振成为限制该飞机包线的主要制约[4]。2007年洛·马公司在NASA兰利研究中心TDT风洞中开展了样机SC006的体自由度颤振风洞试验,详细地研究了体自由度颤振现象,检验了颤振抑制控制律的有效性[5]。2010年AFRL联合洛·马公司提出了建立X-56A飞行演示平台计划(Multi-Utility Technology Testbed, MUTT)[6-8],其目的之一就是采用飞行试验研究体自由度颤振,发展气动弹性力学/飞行力学综合控制技术(Integrated Flight and Aeroelastic Control, IFAC),目前该项目仍在继续。2015年美国明尼苏达大学开展了……
