考虑物理参数不确定性的鲁棒气动弹性研究与试验验证

飞行器气动弹性系统是一个复杂的动力学系统，存在着多种不确定性。鲁棒气动弹性即研究气动弹性系统在不确定性摄动情况下稳定性和响应的分析与设计问题。针对现代和未来先进飞行器气动（伺服）弹性系统，考虑结构刚度、质量以及气动力等方面的物理参数摄动，建立飞行器气动弹性鲁棒性能分析与鲁棒稳定裕度预测方法，为先进飞行器设计提供技术储备。主要研究内容包括：（1）弹性飞行器气动弹性系统不确定性建模；（2）不确定性摄动量估计与鲁棒稳定性理论；（3）气动弹性系统鲁棒稳定性分析性与试验验证。

飞行器气动弹性系统是一个复杂的动力学系统，存在着多种不确定性。本项目的研究目的为针对先进飞行器气动弹性系统，考虑结构刚度、质量以及气动力等方面的物理参数摄动，建立飞行器气动弹性鲁棒稳定性分析方法和鲁棒设计方法，并开展相关的试验验证。通过三年的研究，获得的主要研究成果包括：（1）推导了结构刚度、质量和气动力等参数的摄动表达式；对于具有结构刚度、质量和气动力的不确定性摄动的气动弹性系统，建立适合于鲁棒分析的数学模型。（2）提出了频域气动力不确定度、结构子系统和舵机子系统的不确定度的估计方法。通过某飞机气动弹性缩比模型的风洞试验对气动力不确定性建模方法进行了验证。（3）建立了气动弹性鲁棒稳定性分析方法，提出了实数摄动情况下的结构奇异值的计算方法，解决了实数摄动情况下的鲁棒稳定性分析问题。（4）应用气动弹性鲁棒稳定性分析方法，研究了结构局部刚度变化和集中燃油消耗对飞行器气动弹性特性的影响，以及考虑气动力计算误差的机翼颤振特性。（5）结合鲁棒结构设计方法和综合方法，考虑结构和传动比设计变量的不确定性，提出了针对设计变量不确定性的鲁棒气动伺服弹性综合优化设计方法。