基本介紹
- 中文名：楔形翼
- 外文名：Wedge wing
- 特點：外形似楔形
- 對象：高超音速飛機
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空器
簡介,高超音速流中雙楔形翼段的顫振分析研究,研究介紹,研究結果,
簡介
楔形翼名如其形，大多用於高超音速飛行器當中，除了作為飛機主翼，也可以作為活動翼面，如B-2轟炸機尾邊的中間有一小塊楔形翼片，計算機通過對它進行調節來抵消空氣湍流的作用力，這稱為陣風載荷減緩系統（GLAS）。
高超音速流中雙楔形翼段的顫振分析研究
研究介紹
由於高超音速流帶來的強耦合作用，航空器中的機翼或尾翼等部件可能會發生顫振現象，顫振現象會嚴重影響飛行器的飛行性能。雙楔形翼段是目前高超飛行器機翼常用翼段中的一種。Rao等套用三階活塞理論研究了具有控制面二元機翼的顫振，並採用自適應控制對顫振進行控制，計算發現自適應控制起到了很好的效果；Bae等研究了具有雙線性結構非線性可展開飛彈尾翼控制面的極限環振盪，結果表明系統的極限環振盪特性主要由系統的頻率決定；丁千，陳予恕等針對高超聲速流中機翼的顫振方程進行了穩定性分析，結果表明隨著馬赫數的提高，Hopf分岔由超臨界形式變成亞臨界形式，並套用wash-out濾波器進行顫振主動控制。
經典的控制方法一般依賴於氣動彈性系統模型的準確建立，其魯棒性和適應性比較差。氣動彈性系統是多輸入多輸出的複雜系統，存在結構、參數等不確定因素，而且沒有精確的數學模型來描述。在實際工作環境中，外界干擾複雜且不可避免，因此，研究魯棒性和適應性好的控制方法是目前氣動彈性控制的目標之一。PID控制可以不依賴被控對象的精確模型，魯棒性和適應性比較好，可以實現多輸入信號控制。該研究對系統的控制面角度進行主動控制，提出了一種PID控制策略，並對控制後的效果進行了討論。在MATLAB /SIMULINK環境中進行仿真，採用三階活塞理論計算系統的非定常氣動力，對含有控制面的雙楔形翼段建立氣動彈性方程，採用Runge-Kutta法計算得到翼段的位移時間歷程和相軌跡線，並對結構系統進行PID控制。
研究結果
利用三階活塞理論計算系統的非定常氣動力( 忽略氣動力的非線性項) ，並將得到的氣動力代入到系統的運動微分方程中，並採用四階 Runge-Kutta法對系統的運動微分方程進行求解。結果表明，當來流Ma = 5. 6時，系統發生極限環振動，此刻的馬赫數為系統的臨界馬赫數；當來流Ma = 6時，翼段的沉浮、俯仰位移會隨著時間的推移而增大，系統發生顫振現象。
當來流Ma = 6時，為了抑制系統的顫振現象，利用PID控制器對翼段的控制面轉角進行主動控制，將控制轉角指令作為系統的輸入信號，控制面力矩為控制器的輸出信號。結果表明，PID控制器對系統振動抑制效果明顯，翼段沉浮位移、俯仰角度能夠迅速地趨於穩定，使翼段的振動趨於收斂。
