某型运输机方向舵结构旋转模态研究

李智劳+刘凡+崔盼礼+郭艳

摘 要：在舵结构的地面模态试验中，非线性因素对测试结果有很大影响。影响舵面的非线性因素也主要表现为间隙非线性。舵面结构由于在测试时往往处于上电上压状态，要求在测试过程中能在短时间内，得到舵面结构的收敛频率。目前最常用的舵面旋转频率测试方法为渐进加力法。然而，这种方法受激振力值及舵面强度的限制，很难在短时间内得到舵面的收敛频率。文章在渐进加力的基础上，采用加预载的方法来克服舵面的间隙，减小了测试过程中的最大力值，避免了舵面强度不够的影响，并且缩短了测试时间，提高了测试效率。

关键词：舵面；地面模态试验；非线性；旋转模态

1 概述

以往测试舵面的模态，基本都是采用渐进加力的方法。本文采用渐进加力和加预载相结合的方法。首先对间隙下模态测试进行了详细的理论推导，从理论上得出了这种测试方法的有效性。其次，以某型飞机的舵面为实例，测试了舵面结构的旋转模态，得到了舵面的最终收敛频率。本文的测试方法，为以后继续研究舵面结构的旋转模态打下了基础，在缩短时间周期，提高测试效率方面有很大进步，同避免了测试中的舵面偏转风险，有很好的工程应用价值。

2 间隙非线性理论

舵面在某一自由度方向上的运动可以看做一个单自由度振动系统。具有对称间隙的单自由度振动系统，其力学模型如图1所示。

图1 间隙条件下外挂力学模型

图2 间隙非线性

k0为连接刚度，M为外挂质量，？啄为外挂间隙。

根据简谐振动F=K0x，图1所示的模型回复力的表达式为：

5 结论

本文通过渐进加力和给舵面加预载的方法克服了舵面间隙的影响，解决了间隙非线性条件下舵面的模态测试问题。提出了渐进加力和加预载相结合的方法，这种方法不但有效解决了舵面结构的模态测试问题，并能缩短试验周期，提高试验效率，对后续继续研究舵面结构的模态测试难题打下基础。

参考文献

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