此文等待太久，小編實(shí)在不忍心啰嗦，直接轟轟烈烈、赤裸裸地上吧！

1. 什么是顫振？

    顫振是氣動(dòng)力、慣性力和彈性力三者相互耦合產(chǎn)生的一種振動(dòng)現(xiàn)象。我們?nèi)粘Ｄ芸匆姷恼駝?dòng)基本只有慣性力和彈性力，例如足球在地上的彈跳、撥動(dòng)琴弦后琴弦的振動(dòng)等，由于阻尼的緣故，這種振動(dòng)總是不斷衰減直至消失。

       但在飛行中的飛機(jī)除了自身結(jié)構(gòu)固有的慣性力與彈性力外，同時(shí)也持續(xù)處于外界氣動(dòng)力的作用之下，一旦發(fā)生振動(dòng)，結(jié)構(gòu)形變就會(huì)引起附加的氣動(dòng)力。正常情況下氣動(dòng)力的作用方向與振動(dòng)位移方向是同步的（相位差為0°），每次機(jī)翼恢復(fù)至中立位時(shí)氣動(dòng)力與振動(dòng)方向相反，整個(gè)系統(tǒng)能量恒定；一旦兩者之間的相位差為90°時(shí)，這時(shí)候的氣動(dòng)力就像蕩秋千一樣順著振動(dòng)方向施加作用力，且氣動(dòng)力的大小和結(jié)構(gòu)形變也是成正比的，能量迅速累積，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)一發(fā)而不可收拾，轉(zhuǎn)眼間造成毀滅性結(jié)果（請(qǐng)腦補(bǔ)好萊塢大片效果）。

2.什么是顫振模態(tài)、顫振型？

    先來(lái)回憶一下學(xué)校里做的簡(jiǎn)單的懸臂梁共振試驗(yàn)，是找到懸臂梁的固有頻率，然后施加一個(gè)同樣頻率的周期力就可以引發(fā)共振。

    而對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)就有了“結(jié)構(gòu)模態(tài)”的概念，一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)可以被看作為多個(gè)單自由度振動(dòng)的疊加，即多個(gè)結(jié)構(gòu)模態(tài)的疊加。每一個(gè)模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。顫振模態(tài)和顫振型就是顫振專業(yè)所關(guān)心的結(jié)構(gòu)模態(tài)和相應(yīng)的模態(tài)振型。還是以機(jī)翼為例，一個(gè)機(jī)翼的典型顫振模態(tài)包括：

——機(jī)翼一彎（即一個(gè)彎折）或機(jī)翼一扭（即一個(gè)扭轉(zhuǎn)）；

——機(jī)翼二彎（一個(gè)S型的彎折），高于二彎的模態(tài)通常不需要考慮；

——不僅是機(jī)翼本身，還需要考慮吊掛在機(jī)翼下的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)俯仰（發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)頭運(yùn)動(dòng)和機(jī)翼耦合）、發(fā)動(dòng)機(jī)偏航（發(fā)動(dòng)機(jī)搖頭的運(yùn)動(dòng)和機(jī)翼耦合）等等。

    除了機(jī)翼以外，全機(jī)顫振模態(tài)分析還需要對(duì)垂尾、平尾和機(jī)身等結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，而且每一個(gè)模態(tài)的固有頻率和阻尼比都會(huì)隨著飛行速度而變化。

3.到底什么情況下會(huì)發(fā)生顫振??？（相位差90°就發(fā)生顫振了??！那什么時(shí)候相位差90°?。俊?/span>

    在低速情況下，氣動(dòng)力通常提供了額外的阻尼，但隨著速度的提高，氣動(dòng)阻尼會(huì)越來(lái)越小，并且氣動(dòng)力會(huì)顯著增加，所以每架飛機(jī)都有一個(gè)理論上的極限顫振速度，高于該速度則會(huì)發(fā)生顫振。當(dāng)某兩個(gè)或兩個(gè)以上模態(tài)在某個(gè)飛行速度下頻率一致時(shí)，模態(tài)發(fā)生“耦合”，而恰好這時(shí)候這些相互耦合的模態(tài)中，至少有一個(gè)模態(tài)的阻尼比接近0，也就是說(shuō)沒有可以抵消能量積累的作用力，這時(shí)候振型就會(huì)發(fā)散，引起顫振。

4.        顫振試飛危險(xiǎn)嗎？

    危險(xiǎn)！通常一架新機(jī)顫振試飛從M0.75或250節(jié)開始，逐步向飛行包線右邊界逼近，每一次顫振試飛都在突破之前創(chuàng)造的速度記錄！

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    關(guān)于顫振造成的災(zāi)難性后果可以百度搜索關(guān)鍵詞“塔可馬大橋”。這是飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)顫振入門必修案例。一般出現(xiàn)顫振現(xiàn)象后振動(dòng)發(fā)散極快，這座橋當(dāng)時(shí)經(jīng)歷的橫向側(cè)風(fēng)為17m/s，而作用在飛機(jī)上的“風(fēng)速”可達(dá)150m/s，這座橋發(fā)生顫振的過程能夠被攝像機(jī)記錄下來(lái)，而飛機(jī)發(fā)生顫振到解體則是一瞬間的事情，飛行員根本來(lái)不及反應(yīng)。

    不過感謝適航當(dāng)局，適航條款沒有要求試飛時(shí)要飛到顫振邊界。因?yàn)轭澱裨囷w的目的是為了獲取足夠的數(shù)據(jù)以修正顫振設(shè)計(jì)模型，所以條款僅要求要證明飛機(jī)在直至俯沖速度Vd/Md 的所有速度下，都有合適的阻尼余量，以及在接近Vd/Md 時(shí)，阻尼無(wú)大幅度的迅速減小。即直到Vd 時(shí)阻尼余量不小于0.03，外推至1.15Vd 時(shí)阻尼余量不小于0。

也就是說(shuō)飛機(jī)只要飛到Vd/Md就可以了，離真正會(huì)發(fā)生顫振的速度至少還應(yīng)該有15%的空間，而這15%靠不靠譜就要靠我們飛機(jī)的設(shè)計(jì)人員來(lái)保證了。

5. 顫振試飛需要什么特殊試驗(yàn)裝置？

與共振試驗(yàn)類似，顫振試飛也要想辦法在飛機(jī)飛行過程中對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)。最直接的辦法是通過試飛員“搖晃”飛機(jī)操縱桿，但對(duì)于激勵(lì)幅度和頻率精度控制都不甚理想。

如果需要進(jìn)行精確的激勵(lì)，地面上可以很方便地用激振器對(duì)結(jié)構(gòu)施加周期力，但飛行過程中周圍都是空氣，激振器放哪兒？因此，聰明的前輩們?cè)O(shè)計(jì)了各種各樣的可以在飛行過程中產(chǎn)生周期力的裝置。主要包括：

     ——慣性激勵(lì)：在翼盒內(nèi)布置偏心轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激勵(lì)力；

     ——小火箭激勵(lì)：在飛機(jī)翼面安裝小火箭，通過火箭發(fā)射產(chǎn)生脈沖激勵(lì)；

     ——操縱面激勵(lì)：通過在飛控系統(tǒng)注入激勵(lì)信號(hào)，引起飛機(jī)操縱面偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生激勵(lì)力；

     ——振蕩小翼激勵(lì)：在翼尖外側(cè)安裝附加小翼，通過小翼繞自身轉(zhuǎn)軸作俯仰振動(dòng)產(chǎn)生激勵(lì)力；

     ——開縫圓筒固定小翼激勵(lì)：振蕩小翼激勵(lì)的升級(jí)版，在翼尖外側(cè)安裝帶開縫圓筒的固定小翼，通過圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)引起小翼上下表面氣動(dòng)力發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生激勵(lì)力。

    如果上述裝置都用不了（那你還想搞顫振試飛？），還有最后一個(gè)免費(fèi)終極技能——大氣紊流激勵(lì)，利用飛行過程中氣流對(duì)結(jié)構(gòu)的隨機(jī)擾動(dòng)，通過特殊的方法計(jì)算得出結(jié)構(gòu)模態(tài)，這種方法通常用于俯沖試驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理方法較為復(fù)雜，不建議初學(xué)者使用。

 6. 顫振試飛的安全保障措施有哪些？

    首先在開始試飛前要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，其中最重要的一項(xiàng)是整機(jī)的地面共振試驗(yàn)，雖然在地面上沒有氣動(dòng)力，但這是在飛行前用真實(shí)的飛機(jī)對(duì)顫振設(shè)計(jì)模型作最后一次檢驗(yàn)，同時(shí)也可以為顫振試飛時(shí)所需要的激勵(lì)頻率提供有價(jià)值的參考。

    在試飛過程中，顫振試飛的安全保障措施可以用一個(gè)字來(lái)概括——慢，如果非要用四個(gè)字概括，那就是“循序漸進(jìn)”——飛行包線擴(kuò)展過程所邁出的每一步都要十分謹(jǐn)慎，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分分析后再?zèng)Q定是否邁下一步。在進(jìn)行大表速試飛時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)檢查及高度和速度參數(shù)的校準(zhǔn)檢查；在每次飛行前進(jìn)行激勵(lì)系統(tǒng)檢查；每次飛行前、后進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)檢查；在每一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)完成顫振激勵(lì)后，進(jìn)行該速度下的操穩(wěn)檢查。飛行過程中如出現(xiàn)異常振動(dòng)或噪聲等情況，停止試驗(yàn)動(dòng)作，飛行員輕柔帶桿，爬升減速，并向地面指揮員報(bào)告。