2.4m跨声速风洞大振幅动态试验技术.docx

2.4m跨声速风洞大振幅动态试验技术
1.引言
随着航空、航天技术的不断发展，对机体结构的要求也越来越高。在飞机设计中，翼型和机身的设计对飞行性能具有重要的影响。为了评估飞机结构的工作性能，对其进行大振幅动态试验，逐步获取实验数据，对结构寿命进行预测，判断结构是否能够满足使用要求。而在风洞试验中，模型受到的作用强度通常要比实际飞行中更大，因此需要采用一些特殊的试验技术和设备，保证试验的准确性和可靠性。
2.声速风洞试验技术的介绍
2.1声速风洞试验技术的概述
声速风洞试验技术是对气动性能进行测试的一种技术。由于声速是空气的速度极限，当飞行速度大到接近声速时，空气流动状态发生变化，容易形成激波和其他非线性现象，因此声速风洞试验具有非常重要的意义，可以模拟真实飞行中出现的各种工况。此外，声速风洞试验还具有全尺寸大气模拟实验的优点，可以模拟气流的真实不稳定性，从而得到更加真实的数据。
2.2声速风洞的分类
声速风洞根据研究对象的不同可分为直接推力型和冲击型两种。直接推力型是通过高速压缩空气直接推动模型，模拟真实飞行中的空气流动。冲击型则是通过利用压缩空气在物体前形成的激波来实现模拟。冲击型风洞又分为均匀流和非均匀流声速风洞。
2.3声速风洞试验技术的特点
声速风洞试验技术由于试验过程中所需的压力、温度、流速等参数较高，因此其试验技术相对较复杂，要求试验设备完善，操作人员技术水平高。而对于一些高强度试验而言，需要采用较大跨度的动态试验装置来完成，以保证试验的准确性和可靠性。
3.2.4m跨声速风洞大振幅动态试验技术
3.1试验原理
2.4m跨声速风洞大振幅动态试验技术主要基于结构动力学，利用振动测试设备进行非线性动力学试验、频率试验等动力学试验研究。试验中将飞机结构模型放置于风洞内，受到不同的风压和风速作用，模拟飞行过程中的气流作用，通过对模型振动响应的分析，研究结构的动态特性。
3.2试验公司介绍
北京航空航天大学振动与控制实验室拥有2.4m跨声速风洞试验系统，由该实验室合作单位，德国斯图加特大学的3D振动台、动态分析系统、高速分辨率测量设备等配套实验设备组成，可完成飞机结构的动态试验研究。
3.3试验过程
首先对模型进行静定验收，然后在试验台上进行机械端子和电气接口的连接。之后对风洞进行开启和引风，使风洞内的流场达到理想状态，针对试验考虑的工况，制定不同的风速、压力等参数，并对其进行特定时间的连续试验，随后进行结构成分分析、振动分析、模态分析和振动响应频谱分析，最终获得试验结果。
4.试验结果分析
试验结果的分析可以从结构刚度、定常振动、非定常振动等方面展开研究。在试验中获得的振动响应数据可以结合计算仿真得到的结果进行分析，推算出各种条件下结构的固有频率、阻尼比、振型特征等动态性能指标，从而判断结构在一定工况下是否有足够的强度和稳定性。
5.结论
2.4m跨声速风洞大振幅动态试验技术是评估飞机结构工作性能的关键手段之一。试验过程中需要充分考虑结构的动态特性，搭配合适的振动台和分析系统进行试验，以保证试验的准确性和可靠性。试验结果可以为结构设计和优化提供重要参考，促进飞机技术的发展。