某型高超聲速飛行器SIC壁板動(dòng)特性研究

李智勞 劉凡 郭艷

摘要：高超聲速飛行器在飛行的過程中，會(huì)受到嚴(yán)酷的氣動(dòng)加熱作用。高溫會(huì)使結(jié)構(gòu)模態(tài)的頻率，振型，阻尼發(fā)生嚴(yán)重的變化，甚至有些模態(tài)在熱試驗(yàn)之后出現(xiàn)消失的現(xiàn)象。本文測(cè)試了某SIC材料的飛行器壁板經(jīng)過五次加熱后的模態(tài)，給出了模態(tài)測(cè)試結(jié)果，并對(duì)結(jié)果做了分析。本文的研究為繼續(xù)探索高溫對(duì)材料力學(xué)性能的影響具有重要意義。

關(guān)鍵詞：高超聲速；氣動(dòng)加熱；模態(tài)；壁板

中圖分類號(hào)：V416.2文獻(xiàn)識(shí)別碼：A

高超聲速飛行器具有高空高速的特點(diǎn)，對(duì)維護(hù)國家國防安全具有十分積極和重要的作用，是未來戰(zhàn)略進(jìn)攻和戰(zhàn)略防御武器發(fā)展的一個(gè)制高點(diǎn)，當(dāng)今世界各個(gè)大國對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)和戰(zhàn)略研究一直在積極推進(jìn)。然而，高超聲速飛行器在飛行的過程中，會(huì)受到嚴(yán)酷的氣動(dòng)加熱作用，結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)特性也會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響飛行器的其它各項(xiàng)力學(xué)性能。因此，研究高溫環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)本身特性的影響就顯得尤為重要。

1 試驗(yàn)?zāi)B(tài)理論

根據(jù)模態(tài)分析理論，在比例粘性阻尼條件下，n自由度系統(tǒng)用模態(tài)參數(shù)表示的加速度傳遞函數(shù)矩陣為：

單點(diǎn)激勵(lì)情況下，矩陣的第L行第p列分量HALP，即在點(diǎn)p激勵(lì)，L點(diǎn)測(cè)量的加速度傳遞函數(shù)為：

上述傳遞函數(shù)包含了各階模態(tài)參數(shù)。

2 試驗(yàn)

本次試驗(yàn)件為一SIC材料結(jié)構(gòu)。本次試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備見表1，本次試驗(yàn)結(jié)果見表2，可以看出每加熱一次結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率、振型、阻尼都會(huì)發(fā)生變化，第五次加熱后，只得到了結(jié)構(gòu)的一階模態(tài)，其它模態(tài)都消失了。結(jié)構(gòu)在每次加熱后本身的特性都會(huì)遭到破壞。

3 結(jié)論

本文對(duì)某高速飛行器壁板進(jìn)行模態(tài)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，每進(jìn)行一次熱試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率、振型、阻尼都會(huì)發(fā)生變化，而且都是降低趨勢(shì)。這也說明了熱對(duì)這種結(jié)構(gòu)有不可逆的破壞，每進(jìn)行一次熱試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)本身的剛度都會(huì)降低。最后一次測(cè)試中，只得到了結(jié)構(gòu)的一階模態(tài)，其它模態(tài)都消失了，這說明了結(jié)構(gòu)基本已經(jīng)完全被破壞了。

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