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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
在人类航空发展一百余年的历程中，气动弹性研究也已走过了七十多年，航空领域的研究者与飞行器设计师已经不仅仅追求能飞，能完成飞行器的搭载任务，而是向飞得更好，更高效的完成其搭载任务而努力。这一切进程都指向一点：更为高效也更为轻柔的结构设计。近十几年来，世界高空长航时无人机，大型军民用运输机，导弹火箭类飞行兵器的发展无不印证了这一发展趋势。这也使得气动弹性力学研究者必须面对线性理论的瓶颈，只有突破与发展的道路才能胜任未来大柔性飞行器的设计需求。考虑飞行器结构大变形因素的几何非线性气动弹性研究是这一时代背景提出的重要研究课题。 本论文概要地回顾了弹性飞行器线性气动弹性分析的基本理论，将几何非线性弹性理论引入到气动弹性分析当中，基于动力学小扰动线性化方法提出了飞行器几何非线性气动弹性稳定性的静/动力学耦合分析的理论体系和工程分析框架；建立了曲面定常与非定常气动力计算方法，以及结构/气动界面耦合的曲面插值方法；设计了大展弦比金属机翼试件并进行了结构振动试验与风洞颤振试验，验证了计算方法的有效性与准确性；将几何非线性气动弹性稳定性分析的静/动力学耦合方法应用于若干工程实例，开展了广泛的工程应用研究，指出了静/动力学一体化建模和分析的必要性，指出了在大柔性飞行器设计时需要特别关注的若干几何非线性因素。 关注于复杂工程结构的稳定性题目，线性化方法就成为必然的研究手段，线性化后的系统动力学特性依赖于非线性求解得到的平衡解，由此本论文建立了飞行器几何非线性气动弹性稳定性的静/动力学耦合分析理论体系。在该体系之下，解决了曲面定常与非定常气动力计算方法，以及结构/气动界面耦合的曲面插值方法等重要基础题目，并进一步提出了工程应用的分析框架。 在动力学小扰动线性化的理论基础上设计了大展弦比金属机翼试件及其振动特性试验测试方法，采用具有较高信噪比适合微小幅值振动测试的激光测振仪得到的试验结果与理论计算结果符合较好，揭示了较大长细比悬臂梁式机翼在垂直弯曲变形后的振动特点和机理，结果表明几何非线性因素使得梁面内弯曲与扭转运动产生运动耦合，这一特点有可能影响到固支机翼的气动弹性稳定性。采用大展弦比金属机翼试件进行了风洞颤振试验，试验结果表明在系统失稳后出现了不会发散的极限环运动，而不是线性理论所预测的结构破坏，系统失稳临界速度试验结果与本论文建立的线性化方法计算所得结果符合较好，从而验证了其适用性和可靠性。 采用本文所建立的理论体系、计算方法与工程应用框架，以随动推力作用下的细长弹箭、考虑推力作用的翼下吊发动机机翼构型、大展弦比复合材料机翼及全机为对象，研究了几何非线性气动弹性稳定性分析的静/动力学耦合方法的工程实施题目，揭示了几种典型大柔性飞行器及其部件的气动弹性特点。随动推力作用下细长弹箭飞行器的低阶振动模态会随推力大小的不同而发生改变，主要表现为频率随推力增大而降低，当推力达到某一临界值时会产生推力诱导的动力学失稳，进而改变其气动弹性特性。带翼下吊发动机的机翼在机翼气动力和发动机推力的联合作用下其振动特性和颤振特性均会发生改变，而发动机模态为主的失稳形式与机翼模态为主的失稳形式受其影响程度又有所不同，总体来看系统的颤振临界速度都会随推力的增大而降低。对具有大展弦比复合材料机翼的全机及其机翼部件，机翼承载大变形后的动力学改变是影响气动弹性稳定性的主要原因，尤其是依据线性分析方法时不受重视的面内弯曲刚度需要特别关注。 通过振动试验与风洞颤振试验验证研究与若干工程题目的应用研究，实践并验证了本论文所提出的飞行器几何非线性气动弹性稳定性分析的静/动力学耦合分析理论体系和工程分析框架，取得了一定成果，为今后几何非线性气动弹性力学的发展开辟了广泛的研究课题，为大柔性飞行器工程设计中应用几何非线性气动弹性理论奠定了基础。 |
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发表于 2022-9-5 08:54:35
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