結構模態耦合問題在民機電傳控制律設計中的考慮

劉　軍，　趙晶慧，　匡　群，　鄭曉輝

(中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院，上海　201210)

0　引言

在航空科學技術不斷發展的今天，人們對大型飛機的性能要求越來越高，飛行器的結構也變得越來越輕，其大柔性的特點逐漸呈現[1]。民用飛機為了追求燃油經濟性大量使用復合材料，資料顯示B787飛機復合材料使用占比高達43%，造成飛機的柔性更大，剛體與彈性耦合問題更加突出，氣動伺服彈性問題更加嚴重，電傳控制律設計更加復雜。

氣動伺服彈性問題主要包括穩定性問題(如顫振和發散)和響應問題(如抖振和突風響應)[2]。穩定性主要研究顫振、發散、操縱反效以及任何因結構變形引起的穩定性問題，適航規章CCAR25部第25.629條款對該問題有明確的規定。響應問題主要研究突風響應，突風載荷造成飛機承受動態載荷，影響機體結構疲

勞壽命，同時也會使得乘客乘坐舒適性下降[3]，因此先進民用飛機廣泛采用載荷減緩、模態抑制等主動控制降低載荷提高乘坐品質。

國外對結構模態耦合問題研究較為深入，甚至在民用飛機上已經廣泛采用先進技術解決結構模態耦合問題。文獻[4-5]針對大柔度飛機采用模態抑制的主動控制技術降低飛機側向突風載荷的同時提高了乘坐舒適性。文獻[6]建立高階的彈性飛機線性模型，使用LQG與LQR方法優化控制律參數，并通過功率密度譜分析方法評估突風載荷減緩效果。國內諸多學者也開展彈性飛機建模與穩定性以及彈性響應研究[7-8]，同時也對帶有飛行控制系統的伺服彈性試驗開展研究[9-10]，但是在民用飛機“控制律-氣彈”一體化設計方面缺乏結構陷波器和模態抑制的工程應用經驗。……