2010年第3期总第307期
文章编号：1004-7182(2010)03-008-05
导弹与航天运载技术 MISSIILES AND SPACE VEHICLES
某飞行器弹翼颤振分析
王乐，王毅，南宫自军
（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）
No.3 2010 Sum No.307
摘要：分析某飞行器弹翼的颤振问题，首先建立弹翼有限元模型，计算弹翼模态，根据试验结果，对模型进行修正；用 NASTRAN计算单独弹累和全弹翼的颤振速度和频振频率，用偶极子格网法计算亚声速非定常气动力，将模态计算结果插值到气动网格上，编程计算弹翼的甄振速度，并与NASTRAN计算结果对比。分析表明，弹翼在飞行速度范图内不会发生频振。
关键词：颗振；模态；偶极子格网法
中图分类号：V414
文献标识码：A
FlutterAnalysisonWingofAnAircraft
Wang Le, Wang Yi, Nangong Zijun
(Beijing Institute of Space System Engineering, Beijing, 100076)
Abstract: The flutter problem of the wing of an aircraft is analyzed. Firstly, the finite element model of the wing is set up and the modes are calculated. The model is adjusted basing on the data of modal tests. Then, the flutter speeds and frequencies of half wing and full wing are calculated by NASTRAN. Finally, the aerodynamic force with doublet lattice method is calculatcd, with the aerodynamic grids to the structural mode'results interpolated. The flutter speeds of the wing are calculated by programs, then the results are compared with those of NASTRAN, The analysis has indicated that the flutter of the wing will not occur in the range of its speed.
Key Words: Flutter; Modes; Doublet lattice method
0引言
题振是由于升力面在非定常空气动力、惯性力及弹性力的相互作用下，发生的一种振幅很大且不衰减的振动")。当飞行速度超过额振临界速度时，报幅和动应力很大，有时使结构迅速破坏，导致灾难性的破坏② 特别是带有升力面和操纵面的飞行器在大气中飞行时，要有足够的题振安全余量。本文研究的飞行器全程在大气层中飞行，飞行马赫数在亚声速范围内，设计中必须考虑额振问题。
颤振分析首先要有比较准确的结构动力学模型，动力学模型的建立和修正是题振分析的基础。在本文中，以模态试验的结果为月标，用MSC.Patran建立了弹翼的有限元模型并进行了修正，使模型的动力学特性与试验结果相比，偏差在较小的范围内。
非定常气动力的计算是题振分析的关键，本文研究的飞行器在亚声速范围内飞行，要计算弹翼亚声速非定常气动力。工程上最常用的方法有偶极子格网法[3] 等，本文用MSC.Flightloads软件生成偶极子格网法气动网格，计算频域气动力，采用P-K法求解额振方程，
收稿期；2009-07-10：修同口期：2009-09-29
用NASTRAN进行了颤振计算。
将用有限元计算的模态用样条插值到气动网格上，给定马数和大气密度，在模态空间求解额振方程，编程计算弹翼的额振速度，得到弹翼的额振特性，并与NASTRAN计算结果对比。计象结果表明，弹翼的额报特性满足相关规范要求。
非定常气动力理论 1
非定常气动力的计算是动气动弹性计算中的重要组成部分，是进行额振计算的难点。精确计算非定常气动力很复杂，工程上采用简化假设，发展了一些非定常气动力的工程方法。亚声速范围内比较常用的方法是偶极子格网法，它与计算亚声速定常流的涡格法的差别是除了在网格1/4弦线放置一个马蹄涡外，还放置线分布加速度势偶极子来模拟非定常附加项。
翼面下洗速度可写为
W=(F+iF
F)g b
(1)
式中F为各拨动网络压力点处模态组成的矩阵；9
惕季商数据乐（1984-），男，硕士研究生，主要从事较荷与环境设计、气动弹性研究