【摘 要】
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风洞试验是空气动力学研究的三大手段之一,是试验空气动力学研究最为重要而有效的手段。试验模型尾部支撑是风洞试验常用的支撑方式,主要由试验模型、测力天平、模型支杆和尾撑机构等组成,其结构形式是典型的悬臂梁结构。由于系统刚度低,容易与风洞低阶脉动频率耦合发生剧烈振动,影响试验安全和精度。因此需要开展风洞试验模型振动控制研究,降低试验模型的振动强度,提高风洞试验质量和精度。本文以中国空气动力研究与发展中心
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风洞试验是空气动力学研究的三大手段之一,是试验空气动力学研究最为重要而有效的手段。试验模型尾部支撑是风洞试验常用的支撑方式,主要由试验模型、测力天平、模型支杆和尾撑机构等组成,其结构形式是典型的悬臂梁结构。由于系统刚度低,容易与风洞低阶脉动频率耦合发生剧烈振动,影响试验安全和精度。因此需要开展风洞试验模型振动控制研究,降低试验模型的振动强度,提高风洞试验质量和精度。本文以中国空气动力研究与发展中心的大型低速风洞为研究背景,开展了基于动力吸振器的风洞试验模型低频振动控制研究,研制了一套安装于试验模型机头内部的动力吸振器,并开展了风洞试验应用。主要工作包括一下几方面:（1）针对8m量级低速风洞试验模型及尾撑系统结构特征,开展了振动控制方案分析,提出了基于动力吸振器的振动控制方案。（2）以大型低速风洞试验模型及尾撑系统为分析对象开展结构模态分析。对系统进行了结构解析,利用Hypermesh软件进行几何清理和有限元建模;利用Abaqus软件进行模态分析。计算结果表明,试验模型及尾撑系统的一阶水平挥舞振动和一阶上下摆振的频率接近,为2.5～3Hz;一阶振动主要集中于模型支杆部位,最大振幅位于飞机模型的机头部位。（3）开展了动力吸振器参数优化及结构设计。基于定点理论开展了动力吸振器的质量、刚度、阻尼参数的优化设计,使动力吸振器满足最优同调和最优阻尼条件。开展了动力吸振器详细设计,总结了动力吸振器的设计和安装调试方法。（4）在大型低速风洞首期型号试验中开展了动力吸振器风洞试验应用,评估动力吸振器的减振效果。在AG600飞机模型失速迎角（迎角16°）姿态下开展风洞试验,采用Opti Track光学测量系统获取飞机模型振动位移信号,评估动力吸振器对最大振幅的抑制效果;采用测力天平的Y向分量信号波动幅值,综合判定动力吸振器的振动控制效果。风洞试验表明,飞机模型的最大位移振幅减小了65%,测力天平分量读数的最大幅值减小了60%。风洞试验证明研制的动力吸振器达到了预期研制要求,提高了风洞试验精度。以上研究工作为8m量级的大尺寸低速风洞试验模型振动控制提供了思路和方法。
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