某型運輸機方向舵結構旋轉模態研究

李智勞+劉凡+崔盼禮+郭艷

摘 要：在舵結構的地面模態試驗中，非線性因素對測試結果有很大影響。影響舵面的非線性因素也主要表現為間隙非線性。舵面結構由于在測試時往往處于上電上壓狀態，要求在測試過程中能在短時間內，得到舵面結構的收斂頻率。目前最常用的舵面旋轉頻率測試方法為漸進加力法。然而，這種方法受激振力值及舵面強度的限制，很難在短時間內得到舵面的收斂頻率。文章在漸進加力的基礎上，采用加預載的方法來克服舵面的間隙，減小了測試過程中的最大力值，避免了舵面強度不夠的影響，并且縮短了測試時間，提高了測試效率。

關鍵詞：舵面；地面模態試驗；非線性；旋轉模態

1 概述

以往測試舵面的模態，基本都是采用漸進加力的方法。本文采用漸進加力和加預載相結合的方法。首先對間隙下模態測試進行了詳細的理論推導，從理論上得出了這種測試方法的有效性。其次，以某型飛機的舵面為實例，測試了舵面結構的旋轉模態，得到了舵面的最終收斂頻率。本文的測試方法，為以后繼續研究舵面結構的旋轉模態打下了基礎，在縮短時間周期，提高測試效率方面有很大進步，同避免了測試中的舵面偏轉風險，有很好的工程應用價值。

2 間隙非線性理論

舵面在某一自由度方向上的運動可以看做一個單自由度振動系統。具有對稱間隙的單自由度振動系統，其力學模型如圖1所示。

圖1 間隙條件下外掛力學模型

圖2 間隙非線性

k0為連接剛度，M為外掛質量，？啄為外掛間隙。

根據簡諧振動F=K0x，圖1所示的模型回復力的表達式為：

5 結論

本文通過漸進加力和給舵面加預載的方法克服了舵面間隙的影響，解決了間隙非線性條件下舵面的模態測試問題。提出了漸進加力和加預載相結合的方法，這種方法不但有效解決了舵面結構的模態測試問題，并能縮短試驗周期，提高試驗效率，對后續繼續研究舵面結構的模態測試難題打下基礎。

參考文獻

[1]譚志勇，邱吉寶，應祖光.采用兩類子結構模態綜合理論的試驗模態綜合技術[J].強度與環境，1997（02）：30-37.

[2]李曉東，劉小川，李智勞.模態綜合技術在多外掛飛機模型中的應用[J].結構強度研究，2012（2）：21-24.

[3]Kenji Sumi， Kenichi Yamamoto.Development of Hybrid Model for Powerplant Vibration[Z]. Toyota Motor Corporation，1998.

[4]李德葆，陸秋海.實驗模態分析及其應用[M].北京：科學出版社，2001：1-3.