一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法与流程

本发明属于航空航天总体设计试验，涉及一种非线性模态试验技术，涉及一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法。

背景技术：

1、可重复使用天地往返飞行器经历跨空域、跨速域飞行，全飞行剖面经历的力学环境复杂。随着飞行器材料、结构、布局和尺寸的变化，飞行器动特性显现出越来越强的非线性特征。传统的模态试验激振力较小，无法准确获取飞行器在真实飞行载荷激励下的动特性。本发明采用飞行载荷激励方式替代传统模态试验的定力载荷激励方式，有助于在飞行试验前准确获取飞行器动特性非线性特性。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，采用分布式激振器激励，模拟站位飞行载荷分布，通过以被试产品传递函数和频率随激振力的变化趋势为评价原则，评估被试飞行器动特性的非线性特性，能够提高飞行器动特性非线性特性地面试验预示的精准度。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，包括：

4、1)沿飞行器轴向选取多个备选截面，选取多个备选截面作为站位，完成站位划分；

5、2)进行站位载荷计算，获得飞行器各站位截面处的等效载荷；

6、3)使用步骤2)获得的等效载荷，仿真计算被试飞行器的结构强度；如果满足强度要求，采用等效载荷作为正式试验激振力，进入步骤4)；如果不满足强度要求，则增加步骤1)中站位的选取数量，更新步骤1)的分站数，返回步骤2)直至满足强度要求，采用分站载荷作为正式试验激振力，进入步骤4)；

7、4)选取分站载荷中的最大工况作为模态试验工况，使用步骤3)获得的正式试验激振力作为激振器输出的激振力完成模态试验，获得频响函数曲线，并作为基准量；

8、5)对步骤3)获得的正式试验激振力按照正式试验激振力原始值的10％进行增大，重复步骤4)多次，直至正式试验激振力增加至原始值30％，获取对应的频响函数曲线；

9、6)根据频响函数曲线的曲线形态与基准量相比，判定飞行器设计是否满足工程设计要求。

10、优选地，备选截面的选取原则如下：

11、在飞行器承力结构上，设置多个备选截面；

12、在飞行器两相邻对接结构的对接面法向夹角大于阈值a的对接面上，设置备选截面。

13、优选地，阈值a的取值范围为0.2°～0.5°。

14、优选地，进行站位载荷计算的方法，具体为：

15、将飞行器实际的载荷工况，采用cfd和有限元耦合的计算方法等效到飞行器各站位截面上，获得各个站位截面的等效载荷。

16、优选地，激振器输出的激振力方向位于站位截面所在平面内，激振力施加在飞行器外表面上。

17、优选地，判定飞行器设计是否满足工程设计要求的方法，具体为：

18、在试验激振力增加过程中，与基准量相比，未出现频响函数曲线形态不对称且未出现频率下降大于10％，则认为飞行器设计满足工程设计要求；反之，则判定飞行器设计不满足工程设计要求。

19、优选地，还包括：在判定飞行器设计不满足工程设计要求后，需要修改飞行器两相邻对接结构的对接面的连接形式。

20、本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

21、(1)本发明提出的基于飞行载荷开展的模态试验激励更接近于被试产品飞行试验时的受载状态；

22、(2)本发明提出的基于飞行载荷开展激励的模态试验方法可以对被试产品的动特性非线性进行精准评价。

技术特征：

1.一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，其特征在于，备选截面的选取原则如下：

3.根据权利要求2所述的一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，其特征在于，阈值a的取值范围为0.2°～0.5°。

4.根据权利要求1所述的一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，其特征在于，进行站位载荷计算的方法，具体为：

5.根据权利要求1～4任意之一所述的一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，其特征在于，激振器输出的激振力方向位于站位截面所在平面内，激振力施加在飞行器外表面上。

6.根据权利要求5所述的一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，其特征在于，判定飞行器设计是否满足工程设计要求的方法，具体为：

7.根据权利要求6所述的一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，其特征在于，还包括：在判定飞行器设计不满足工程设计要求后，需要修改飞行器两相邻对接结构的对接面的连接形式。

技术总结
本发明公开了一种基于飞行载荷开展激励的模态试验方法，包括对飞行器进行分站；计算飞行器各站位真实飞行载荷，等效为分站集中载荷；以分站集中载荷强度计算结果作为参考依据，通过调整分站数，采用迭代分析，确保被激励点结构在分站集中载荷激振下满足强度要求；计算飞行器各气动控制面真实飞行载荷，等效为集中载荷；使用集中载荷作为激振器激励力，完成飞行器模态试验；调整激振力大小，验证被试产品的非线性。本发明能够真实模拟被试产品经历的真实飞行载荷状态，有助于提高模态试验预示精度。

技术研发人员：吕计男,荣克林,李亚南,苏里,孙兵,万爽,李配源,胡国暾
受保护的技术使用者：北京宇航系统工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5