飛機顫振

飛機顫振是一種複雜的氣動彈性不穩定現象，會對飛機飛行安全構成極大的威脅。顫振是一種自激振動，屬於一種不穩定現象。當飛機在氣流中運動併到達某一速度時，在非定常空氣動力、慣性力和彈性力的相互作用下，剛好使其振動持續下去，就發生顫振，該飛行速度即為顫振臨界速度。

基本介紹

• 中文名：飛機顫振
• 外文名：Aircraft flutter
• 現象：複雜的氣動彈性不穩定現象
• 影響：對飛機飛行安全構成極大的威脅
• 產生原因：氣動彈性
• 分類：失速顫振、經典顫振

簡介

對於因氣動彈性原因引起的、飛機部件的不衰減且振幅相當大的振動稱為顫振。飛機顫振是一種複雜的氣動彈性不穩定現象，會對飛機飛行安全構成極大的威脅。顫振是一種自激振動，屬於一種不穩定現象。當飛機在氣流中運動併到達某一速度時，在非定常空氣動力、慣性力和彈性力的相互作用下，剛好使其振動持續下去，就發生顫振，該飛行速度即為顫振臨界速度。

對於飛機而言，其空氣動力將隨著飛機飛行速度的增加而增加，因此存在一個臨界速度，在這個速度下，飛機結構將變的不穩定。當飛行速度低於顫振速度時，振動是衰減的；等於顫振速度時，振動保持等幅；高於顫振速度時，振動是發散的，從而會導致飛機結構的破壞，對飛機的飛行安全構成極大的威脅。因此，顫振是飛機動氣動彈性問題所最引起關注的現象。

分類

顫振作為氣動彈性動穩定性問題，具有多種現象形態，但就其空氣動力方面發生的原因而言，顫振問題可以分為兩大類：

第一類的特徵是發生於勢流中，因此流動分離和邊界層效應對顫振過程沒有重要影響，這類顫振主要發生於飛行器結構的流線型剖面升力系統中，如機翼彎扭耦合顫振、機翼-副翼等操縱面耦合顫振等通常稱為“經典顫振”。

第二類顫振問題與流動分離和旋渦形成直接關係，通常稱為“失速顫振”。失速顫振是一種升力面顫振，如果在全部或一部分振動時間內流動發生分離，處於失速狀態，那么此時的顫振現象就與經典顫振不同，其發生既不取決於慣性、彈性和氣動耦合，也不取決於運動和運動引起的氣動力之間的相位差。由於大攻角是使氣流和吸力面分離的必要條件，所以失速顫振與飛行攻角有關。因此失速顫振一般常發生於旋轉機械部件，如螺旋槳、渦輪葉片等，因為這些機械有時會在接近漿葉定常失速功角的狀態下工作。對於飛機結構而言，飛機的翼面如機翼和尾翼等，很少遇到失速顫振，一般所研究的顫振問題屬於經典顫振，事實上這種顫振在實際中也是最危險的，因為此類自激振動能在幾秒鐘甚至更短的時間內使結構發生振動破壞，從而引起飛行器的災難性後果。

顫振飛行試驗

顫振飛行試驗是驗證飛機顫振特性的必要部分，新的型號設計和某型號設計的改型（除非已表明這種改型對氣動彈性穩定性無重大影響）都必須進行直至設計俯衝速度/馬赫數（VD/MD）速度包線的各種速度下全尺寸顫振飛行試驗，以驗證在規定的飛行限制速度包線範圍內，所有的飛機臨界構形都無任何顫振現象，以及在VD/MD所對應的高度包線上，所有點的當量空速在定馬赫數和定高度兩種方式下增加15%後包圍的所有高度和速度組合中，飛機都是顫振安全的。

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