针对高超声速飞行器的飞行马赫数高,气动加热效应大的特点,研究高超声速流中的壁板在弹性力、惯性力、气动力、热应力和声载荷耦合作用下的非线性动态响应与热颤振及其抑制问题。首先建立温度与飞行速度和飞行环境变量的依赖关系,并将热应变和平面初应变计入系统的本构方程;基于von-Kaman大变形非线性几何理论,采用虚功原理建立壁板的非线性动力学模型,作用在壁板上的气动力采用三阶活塞理论模拟,高超声速气流中的随机声载荷则采用零均值高斯随机函数模拟。通过数值积分和模拟试验,分别从理论、数值和试验多方面多层次研究壁板在多场耦合作用下的动力学响应,揭示颤振产生的机理。最后,采用在壁板中加入压电薄膜和压电片的方式,利用压电材料的特性实现壁板颤振的主动控制,为近空间飞行器的动力学与飞行控制设计提供依据。
英文主题词Hypersonic aircraft;multi-fields coupling;thermo-elastic flutter;vibration control;nonlinear dynamics