本课题来自航天某院某所的实际项目,为了提高飞行器空气舵的控制精度,需要在地面对空气舵伺服机构进行一系列性能测试,主要包括定常和非定常力矩加载。空气舵定常铰链力矩的模拟由负载模拟器完成,本课题旨在对非定常气动力进行研究,着力解决非定常气动力的时域仿真问题和气动力输出方式,精度控制,以及激振点和拾振点的优化等问题,建立完整的非定常气动铰链力矩试验系统,使其具有初步进行试验的条件。下面将研究内容总结为以下四点:(1)通过对二元翼段模型进行简单的模型分析,通过理论分析研究了非定常气动力和结构之间的关联性。推导了气动弹性引起颤振的计算过程,得到了二元翼段的颤振频率和颤振速度与结构参数之间的关系,验证了非定常气动铰链力矩试验系统的可行性。(2)非定常气动力的时域模拟和激振器力控性能是本系统的难点。通过活塞理论和偶极子格网法分析了气动力的计算方法,建立了刚性舵面气动力的数学关系式,并通过曲面样条插值完成了弹性舵面的气动力计算研究,利用最小状态法完成了气动力频域的近似转换,建立了以关键模态的振型为目标、通过遗传算法搜寻气动减缩点位置的优化模型。研究了激振器的力学性能,建立了气动力的数学模型,对激振器的控制性能进行了试验研究。(3)通过系统设计、选型,建立了试验系统的硬件结构,并设计了控制系统,编写了试验系统的控制软件,具备进行试验的条件。(4)以矩形平板翼为研究对象,对激振器的力控性能进行了试验研究,结果表明本文力控方法可以满足试验系统要求。同时进行了初步的气动力试验,结果表明可以初步满足空气舵伺服机构性能测试的要求。