周長(zhǎng)悅++秦浩

摘 要現(xiàn)代飛行器在飛行過(guò)程中普遍存在著振動(dòng)，它對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)有著顯著影響。在飛行器結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)包括確定性的振動(dòng)（簡(jiǎn)諧、周期、穩(wěn)定、瞬態(tài)、自由和自激等）和隨機(jī)振動(dòng)。振動(dòng)問(wèn)題就是研究激勵(lì)（輸入）、響應(yīng)（輸出）和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性之間的關(guān)系。某型飛機(jī)在試飛過(guò)程中出現(xiàn)了明顯的異常振動(dòng)，本文著重對(duì)典型飛行狀態(tài)參數(shù)和相關(guān)結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度響應(yīng)進(jìn)行了分析，給出了引起異常振動(dòng)的可能性因素，最后提出了需進(jìn)一步研究和分析工作的建議。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī) 振動(dòng) 振源

1 引言

現(xiàn)代飛行器在飛行過(guò)程中普遍存在著振動(dòng)，它對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)有著顯著影響，在飛行器結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)包括確定性的振動(dòng)（簡(jiǎn)諧、周期、穩(wěn)定、瞬態(tài)、自由、自激等）和隨機(jī)振動(dòng)。振動(dòng)問(wèn)題就是研究激勵(lì)（輸入）、響應(yīng)（輸出）和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性之間的關(guān)系。振動(dòng)分析在飛機(jī)試飛過(guò)程中占有重要的地位。它是飛機(jī)試飛過(guò)程中不可或缺的一部分，貫穿于試飛的始終。

2 振動(dòng)問(wèn)題的出現(xiàn)

某型飛機(jī)在試飛過(guò)程中，地面控制站飛行席監(jiān)控平顯畫(huà)面中飛機(jī)出現(xiàn)明顯的俯仰梯抖動(dòng)現(xiàn)象，以及在機(jī)載前視攝像頭視景中出現(xiàn)影像顫抖情況。針對(duì)上述現(xiàn)象，一份報(bào)告主要對(duì)機(jī)體系三軸過(guò)載和俯仰角參數(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，給出的結(jié)果如下：

（1）三軸過(guò)載的振動(dòng)中都有頻率為13.7Hz的主頻振動(dòng)，同時(shí)側(cè)向和軸向過(guò)載增大變化明顯高于法向過(guò)載，而且這種增大變化總是對(duì)應(yīng)著發(fā)動(dòng)機(jī)的大油門(mén)狀態(tài)；

（2）俯仰角的抖動(dòng)頻率約為3Hz，且其出現(xiàn)主要與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，對(duì)高度、速度不敏感，但抖動(dòng)幅值隨高度的增大而明顯增大；

3 試飛數(shù)據(jù)處理結(jié)果及分析

3.1 試飛數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)結(jié)果

對(duì)各種飛行狀態(tài)下各參數(shù)的試飛數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各參數(shù)典型的時(shí)域時(shí)間歷程曲線和頻譜圖見(jiàn)圖1～圖6；然后對(duì)頻譜分析結(jié)果中的主要頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3.2 試飛數(shù)據(jù)結(jié)果分析

3.2.1 機(jī)體結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性

為便于數(shù)據(jù)分析，給出了機(jī)翼對(duì)稱一彎、機(jī)翼反對(duì)稱一彎、機(jī)翼對(duì)稱二彎、機(jī)翼反對(duì)稱二彎、機(jī)翼對(duì)稱三彎、機(jī)翼反對(duì)稱三彎結(jié)構(gòu)的主要低階模態(tài)頻率。

3.2.2 結(jié)果分析

（1）機(jī)翼尖部設(shè)備艙法向振動(dòng)響應(yīng)無(wú)論在地面還是在空中都是一階對(duì)稱彎曲模態(tài)3.5 Hz～4.0 Hz為主的頻率振動(dòng)，其他次要的峰值頻率大多也是其它結(jié)構(gòu)模態(tài)的反映；

（2）機(jī)身雷達(dá)設(shè)備艙法向振動(dòng)響應(yīng)在地面滑行狀態(tài)大多反映的是機(jī)翼彈性模態(tài)相近的頻率振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)，在空中部分狀態(tài)突出反映頻率為0.4 Hz～0.5 Hz的低頻剛體振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)，部分狀態(tài)僅表現(xiàn)為寬頻隨機(jī)振動(dòng)；

（3）機(jī)身雷達(dá)設(shè)備艙側(cè)向振動(dòng)響應(yīng)在地面滑行狀態(tài)大多反映的是機(jī)翼彈性模態(tài)頻率相近的振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)，在空中表現(xiàn)的全是寬頻隨機(jī)振動(dòng)；

（4）俯仰角在地面表現(xiàn)為可忽略的頻率為0.1 Hz的低頻剛體振動(dòng)，在空中大部分都存在頻率為0.4 Hz～0.5 Hz的低頻剛體振動(dòng)，但在某特定狀態(tài)出現(xiàn)了機(jī)翼一階彎曲模態(tài)頻率附近的振動(dòng)，如2.9 Hz、3.8 Hz、4.6 Hz；

4 振源分析

根據(jù)該型機(jī)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)特點(diǎn)，其在地面靜止開(kāi)車狀態(tài)的振動(dòng)源只有發(fā)動(dòng)機(jī)，在地面滑行狀態(tài)的振源主要是發(fā)動(dòng)機(jī)和跑道不平的沖擊，在空中的振動(dòng)源不僅有來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳的振動(dòng)，其次還有通常的氣流擾動(dòng)。很明顯，螺旋槳的振動(dòng)是該機(jī)的主要振源。

5 結(jié)論

從前面試飛數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和振源分析中，可以得到如下結(jié)論：

（1）俯仰梯頻率為3Hz的抖動(dòng)是機(jī)翼彈性一彎模態(tài)的振動(dòng)引發(fā)的；

（2）三向過(guò)載的振動(dòng)是隨機(jī)振動(dòng)，它隨發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的增大而增大；

（3）誘發(fā)機(jī)翼彈性模態(tài)出現(xiàn)較大振動(dòng)的原因很可能是發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝誤差或間隙導(dǎo)致的，隨發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的增大，這種表現(xiàn)越明顯；

（4）這種振動(dòng)現(xiàn)象可能不會(huì)直接危及飛行的安全，但會(huì)嚴(yán)重影響地面飛行員操作的工效性以及該機(jī)執(zhí)行任務(wù)的功效性。

參考文獻(xiàn)

[1]施榮明，鐘德鈞等.GJB67.8A-2008軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度規(guī)范 第8部分：振動(dòng)和航空聲耐久性[S].北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2008.

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作者簡(jiǎn)介

周長(zhǎng)悅（1982-），女。學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)為中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院工程師。主要研究方向?yàn)轱w行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與聲學(xué)。

秦浩（1983-），男。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院工程師。主要研究方向?yàn)轱w行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、航空聲學(xué)。

作者單位

中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院飛機(jī)所 陜西省西安市 710089