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第1章 非定常空气动力学基础1

1.1 攻角阶跃变化产生的非定常气动力1

1.2 二元机翼简谐运动下的非定常气动力2

1.2.1 两自由度二元机翼简谐运动下的非定常气动力3

1.2.2 三自由度二元机翼简谐运动下的非定常气动力8

1.3 二元机翼任意运动下的非定常气动力10

1.3.1 获得任意运动非定常气动力的基本思想10

1.3.2 Wagner函数11

1.3.3 二元机翼任意运动下的非定常气动力13

1.4 细长体的非定常气动力14

1.5 基于超音速活塞理论的非定常气动力16

1.5.1 Lighthill的经典活塞理论16

1.5.2 其他气动力模型19

1.6 Lighthill超音速活塞理论的应用20

参考文献24

第2章 基于偶极子网格法的非定常空气动力计算25

2.1 奇异积分方程及核函数的计算25

2.1.1 奇异积分方程25

2.1.2 核函数的表达式27

2.1.3 核函数K1中积分I1的计算29

2.1.4 核函数K2中积分I2的计算29

2.2 空气动力影响系数的定常和非定常部分30

2.2.1 空气动力影响系数30

2.2.2 空气动力影响系数的定常和非定常部分31

2.3 空气动力影响系数非定常部分的计算32

2.3.1 增量核函数分子的二次多项式近似32

2.3.2 积分Jlij和J2ij的解析表达式34

2.3.3 空气动力影响系数非定常部分D1ij和D2ij的表达式35

2.3.4 计算过程中对奇异性的处理36

2.4 空气动力影响系数定常部分的计算37

2.5 边界条件与非定常气动力计算39

2.5.1 非定常气动力计算39

2.5.2 边界条件40

2.6 计算高频气动力的偶极子网格法43

2.7 偶极子网格气动模型的考核算例47

参考文献51

第3章 结构与气动模型之间的位移插值和力等效53

3.1 结构与气动模型之间的数据传递53

3.2 无限板样条方法56

3.3 薄板样条方法60

3.4 梁样条方法63

3.5 刚性连接法与总体样条矩阵71

参考文献72

第4章 飞行器静气动弹性分析73

4.1 物理空间下的静气动弹性配平方程73

4.2 弹性和刚性气动导数计算77

4.3 模态空间下的静气动弹性配平方程79

4.4 发散动压计算与配平分析81

4.4.1 发散动压计算81

4.4.2 静气动弹性配平82

参考文献83

第5章 线性颤振计算方法84

5.1 动气动弹性支配方程的一般形式84

5.1.1 结构模型与气动模型的耦合84

5.1.2 动气动弹性方程的建立87

5.1.3 模态空气动力矩阵的简化表达87

5.2 颤振计算的U-g法89

5.3 颤振计算的p-k法90

5.4 颤振计算的分段二次函数法92

5.5 颤振计算中的模态跟踪技术95

参考文献97

第6章 线性颤振分析算例98

6.1 基于Theodorsen气动模型的颤振计算98

6.2 基于亚音速偶极子网格气动模型的颤振计算102

6.3 基于超音速活塞气动力模型的翼面颤振计算107

6.3.1 活塞理论应用于翼面时的气动力表达式107

6.3.2 翼面的颤振方程108

6.3.3 颤振计算中的数值积分109

6.3.4 固有振型在积分点处的值及斜率的计算111

6.3.5 颤振形态的计算114

6.3.6 后掠翼的超音速颤振算例115

6.4 基于超音速活塞气动力模型的壁板颤振计算117

6.4.1 零气流偏角下壁板的颤振方程117

6.4.2 非零气流偏角下壁板的颤振方程120

6.4.3 四边简支板的超音速颤振算例122

参考文献125

第7章 基于CFD的非定常气动力降阶模型及其应用126

7.1 基于CFD的非定常气动力降阶建模方法简述126

7.2 基于CFD的非定常气动力非线性降阶建模127

7.2.1 多输入多输出非线性降阶模型128

7.2.2 跨音速气动弹性系统的时域建模129

7.2.3 气动力非线性降阶建模及应用的数值仿真131

7.3 基于代理技术的多马赫数气动力降阶模型134

7.3.1 基于代理技术的气动力降阶模型135

7.3.2 多马赫数气动力降阶建模的数值仿真136

7.4 多操纵面弹性机翼非定常空气动力的降阶建模139

参考文献145

第8章 突风干扰下的气动弹性响应计算148

8.1 基本假设和突风的定义148

8.1.1 基本假设148

8.1.2 离散突风149

8.1.3 连续突风150

8.2 突风干扰下的气动弹性方程152

8.2.1 谐和突风152

8.2.2 计入突风影响的气动弹性方程153

8.3 突风响应的计算方法156

8.3.1 离散突风响应的频域计算方法156

8.3.2 离散突风响应的时域计算方法158

8.3.3 连续突风激励下的响应160

8.4 内载荷的计算方法160

8.4.1 模态位移法160

8.4.2 力求和法161

8.4.3 内载荷的功率谱密度162

8.5 多突风区域下气动弹性系统的状态方程163

8.5.1 多突风区域163

8.5.2 两输入状态方程164

8.5.3 单输入状态方程167

8.6 连续突风干扰下气动弹性系统的状态方程168

8.7 连续突风的数值模拟171

8.7.1 连续突风PSD及突风滤波器总结171

8.7.2 连续突风的数值模拟174

8.8 离散和连续突风响应算例176

8.8.1 BAH机翼的突风响应计算176

8.8.2 运输机的突风响应计算181

参考文献185

第9章 弹性飞机的突风载荷减缓控制187

9.1 突风载荷减缓控制研究进展概述187

9.2 开环气动伺服弹性方程190

9.2.1 气动弹性状态方程190

9.2.2 输出方程193

9.2.3 作动器模型194

9.2.4 开环状态方程195

9.2.5 铰链力矩195

9.3 突风干扰下的开环气动伺服弹性方程197

9.3.1 气动弹性状态方程197

9.3.2 输出方程200

9.3.3 开环状态方程201

9.4 基于模型预测控制的突风载荷减缓202

9.4.1 模型预测控制的基本原理202

9.4.2 基于模型预测控制的突风载荷减缓203

9.4.3 突风载荷减缓的数值仿真结果209

参考文献211

第10章 机翼颤振主动抑制仿真及风洞实验213

10.1 计入时滞的机翼颤振主动抑制213

10.1.1 状态方程离散化及无时滞化213

10.1.2 线性二次规划设计215

10.1.3 卡尔曼观测器设计217

10.1.4 数值仿真算例217

10.2 机翼颤振主动抑制风洞实验平台设计226

10.2.1 数据采集与滤波227

10.2.2 颤振主动抑制控制器实验实现227

10.2.3 作动器伺服跟踪228

10.2.4 风洞模型开环测试实验230

10.3 基于极点配置的机翼颤振主动抑制风洞实验232

10.3.1 基于极点配置的控制律设计232

10.3.2 鲁棒稳定性分析及闭环仿真234

10.3.3 风洞实验235

10.4 计入时滞的机翼颤振主动抑制风洞实验237

10.4.1 计入时滞的最优控制律设计237

10.4.2 数值仿真239

10.4.3 风洞实验240

参考文献243