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面向风洞飞机尾撑模型的MRE约束阻尼结构减振机理与仿真分析

高凡  邹文康  李旺  浮洁  
【摘要】:风洞是飞机以及航空航天飞行器在研制过程中非常重要的地面试验设备,而风洞飞机模型支撑系统是风洞试验中实现飞机模型攻角变化的运动结构。由于尾部支撑方式在试验过程中对飞机周围风场的影响小,且便于实现大攻角工况下的数据测量,而被广泛应用。尾部支撑的支杆设计得较为细长(是飞机模型的3-5倍),导致整个支撑系统的刚度和阻尼很低,受到试验中的随机气动载荷影响,飞机模型会发生剧烈振动,使得测量数据的精度下降。为解决风洞飞机尾撑模型系统的振动问题,本文提出一种使用智能磁控材料磁流变弹性体作为粘弹性阻尼层的约束阻尼减振结构,利用MRE在磁场作用下可快速(毫秒级)改变自身剪切模量和损耗因子的特性,来实现尾撑支杆系统的变刚度变阻尼效果以衰减共振频率处的振动。首先根据分层剪切变形理论分析了飞机尾撑模型MRE约束阻尼结构的抑振原理,然后利用Comsol软件对其进行动力学仿真分析,研究MRE约束阻尼减振结构的MRE阻尼层厚度、剪切模量、损耗因子、约束层厚度与弹性模量对尾撑支杆系统振动特性的影响。仿真结果表明:(1)磁场强度为0.6T时,尾撑支杆系统的一阶固有频率较零场下增加约1Hz;(2)磁场强度为0.6T时,尾撑支杆系统的一阶阻尼比较零场下提升约两倍。

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