《多控制面機翼/外掛系統的跨音速氣動伺服彈性研究》是依託南京航空航天大學，由黃銳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多控制面機翼/外掛系統的跨音速氣動伺服彈性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃銳
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
跨音速氣動力的非線性特性，使得跨音速氣動伺服彈性研究極具挑戰性。本項目以多控制面機翼/外掛系統為研究對象，圍繞三維機翼的跨音速氣動伺服彈性問題開展研究。主要研究工作如下：（1）針對由Navier-Stokes方程描述的三維跨音速空氣動力系統，採用非線性系統辨識理論，提出一種新的非線性模型降階方法；（2）基於非線性降階模型開展機翼/外掛系統的跨音速氣動彈性分析，並研究影響非線性降階模型預測極限環振盪精度的機理；（3）研究前後緣控制面偏轉引起的氣動力非線性對跨音速氣動伺服彈性系統的影響並建立多輸入/多輸出、非線性氣動伺服彈性模型；（4）針對機翼/外掛系統跨音速氣動伺服彈性行為的複雜性，設計具有高穩定性裕度的多輸入/多輸出魯棒控制系統，抑制跨音速顫振失穩和極限環振盪。本項目旨在解決機翼/外掛系統的高效跨音速氣動彈性分析和氣動彈性主動控制問題，為先進隨控布局飛機設計提供重要理論基礎和關鍵技術儲備。
結題摘要
跨音速氣動力的非線性特性，使得跨音速氣動伺服彈性研究極具挑戰性。本項目以多控制面機翼/外掛系統為研究對象，圍繞三維機翼的跨音速氣動伺服彈性問題開展研究。主要研究工作如下：（1）針對由Navier-Stokes方程描述的三維跨音速空氣動力系統，採用多個Wiener模型並聯的非線性降階模型方法和Levenberg-Marquadt最佳化算法，得到低階的、非線性空氣動力降階模型；（2）基於得到的非線性空氣動力降階模型，開展機翼/外掛系統的跨音速顫振和極限環振盪分析，並與直接CFD-CSD耦合的高仿真計算結果進行對比，驗證降階模型精度及可靠性；（3）基於非線性降階模型建立機翼/外掛系統的非線性氣動伺服彈性數學模型，並對氣動伺服彈性系統的頻率回響特性進行研究。採用簡諧慢掃頻方法，控制面偏轉激勵下的非線性氣動伺服彈性系統的頻響特性。（4）該部分的研究內容分為三個方面：（a）基於線性化的跨音速小擾動空氣動力模型ZTRAN，建立機翼/外掛系統的線性氣動伺服彈性狀態方程。基於該狀態方程，採用無約束最佳化技術和迴路傳輸恢復技術（LTR：Loop Transfer Recovery）,設計前後緣控制面聯合作動的、多輸入/多輸出氣動彈性主動控制系統。採用基於系統回差矩陣的最小奇異值方法對控制系統的魯棒穩定性裕度進行分析；（b）基於研究內容（3）所開發的非線性氣動伺服彈性降階模型，驗證控制器在抑制機翼/外掛系統跨音速顫振失穩方面的有效性。給出開環和閉環顫振動壓隨馬赫數變化的對比結果。（c）基於研究內容（3）所開發的非線性氣動伺服彈性降階模型，驗證控制律在抑制機翼/外掛系統極限環振盪方面的有效性。本項目旨在解決機翼/外掛系統的高效跨音速氣動彈性分析和氣動彈性主動控制問題，為先進隨控布局飛機設計提供重要理論基礎和關鍵技術儲備。
