考虑气动加热的翼面结构热模态试验方法研究

摘要：

受热结构的热模态特性试验研究对高超声速飞行器设计校核和飞行安全具有重要的意义。建立了一套考虑气动加热影响的结构热模态试验系统，依据气动加热数值计算得到的结构温度场计算加热温度跟踪控制系统参数，对飞行过程中的瞬态热环境进行模拟，测量各个加热温区的温度随加热时间的变化，验证了加热温度控制的精确性。将智能 PID 控制技术与传统相位共振方法相结合，提出了模态频率自动跟踪方法，使传统相位共振方法的应用范围扩展至瞬态热环境下时变结构系统的模态试验领域。设计了一个切尖三角形薄板翼面结构试验件，并采用模态频率自动跟踪方法对该结构进行热模态试验，获得了结构的前四阶模态频率随加热时间的变化，并与结构有限元数值计算结果进行比较，试验与计算结果吻合得很好，验证了模态频率自动跟踪方法对热模态测试问题的有效性和准确性。分别通过对瞬态和稳态热环境下结构模态频率试验和计算结果的分析，探讨气动加热产生的结构瞬态温度场对模态频率影响的机理，解释了模态频率随加热时间变化趋势的内在原因。

关键词：高超声速飞行器、气动加热、翼面结构、热模态试验、模态频率自动跟踪、相位共振法

分类号：V416.5(基础理论及试验)

资助基金：“十二五”航空支撑技术基金项目61901030203

在线出版日期：2015-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：101-108