电涡流耗能动力吸振器设计与试验研究-西北工业大学学报导航页.PDFVIP

２０１６年２月 西 北 工 业 大 学 学 报 Ｆｅｂ． ２０１６ 第３４卷第 １期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．１ 电涡流耗能动力吸振器设计与试验研究 李斌，牛文超，徐兆懿 （西北工业大学 航空学院，陕西 西安　 ７１００７２） 摘　 要：针对飞机垂尾抖振抑制的需要，提出一种空间布局紧凑、基于非接触式电涡流耗能机理、阻尼 可设计的动力吸振器设计方案。 电涡流耗能机制的引入保证该动力吸振器具有良好的环境适应性、 耐久性和可靠性。 基于电磁场理论，建立了电涡流阻尼力的计算模型，获得电磁阻尼的设计规律，通 过与试验结果对比，验证了电涡流阻尼模型的准确性。 并以等效悬臂梁结构为对象，应用最优参数设 计原理确定动力吸振器参数，设计制造了动力吸振器样机。 试验结果表明，该电涡流动力吸振器具有 良好的吸振性能，最大减幅比可达９８％。 关　 键　 词：动力吸振器；永磁体；电涡流阻尼力；抖振抑制；最优设计参数 中图分类号：Ｖ２１９　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：１０００⁃２７５８（２０１６）０１⁃００１８⁃０７ 　 　 当飞机进行高机动性飞行时，垂尾时常处于不 电涡流动力吸振器，并将其应用到哈勃望远镜的精 稳定涡流中并产生抖振现象，激起结构的弯扭模态 ［４］ 密光学仪器减振系统中。 Ｋａｒｎｏｐｐ 设计了用于车 振动，使飞机结构出现振动疲劳问题。 动力吸振器 辆悬挂减振的电涡流动力阻尼器。 目前，ＭＯＯＧ公 是结构振动控制最常见的手段之一，它一般分为主 司已经研制出用于航天结构振动控制和飞机抖振抑 ［１］ ［５］ 动型、被动型、半主动型、混合型４ 种形式 。 主动 制的电涡流动力吸振器 ，但在国内则还未见类似 可调型动力吸振器系统复杂，受成本高、可靠性差、 产品出现。 适航性等制约，目前很少应用。 而被动式动力吸振 由于飞机垂尾内部空间有限，吸振装置对耐久 器作为最常见的形式具有原理和结构简单、可靠性 性与可靠性要求高，因此本文提出一种空间布局紧 和稳定性高、不需要外界提供能量等特点。 传统动 凑、基于非接触式电涡流耗能机理、阻尼可设计的动 力吸振器的阻尼环节一般采用橡胶材料、油阻尼、摩 力吸振器设计方案。 并通过试验研究，验证电涡流 擦阻尼等形式，但由于在实际应用中会出现橡胶材 动力吸振器的吸振效果。 料易氧化，油阻尼器易漏油和摩擦阻尼易磨损等问 题，因此采用传统阻尼材料的动力吸振器在应用中 １　 电涡流阻尼 受到一定限制。 另外这些阻尼环节的阻尼参数常常 难以定量设计，难以达到最优阻尼设计的要求。 １１　 电涡流阻尼的产生机制 基于电涡流耗能原理的动力吸振器能够提供一 根据麦克斯韦理论，当导体处于变化的磁场中 种非接触式阻尼力，大大降低往返式运动部件的磨 或切割磁感线时，金属内部会产生电涡流。 电涡流 损，提高了其耐久性和可靠性，并可实现刚度和阻尼 垂直于磁场方向运动会产生洛伦兹力阻碍这种相对 的分离设计，因此受到研究者的重视。 ２０ 世纪 ８０ 运动，这种电磁阻力与导体运动方向相反，与速度大