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2025年海军航空大学学报海军航空大学学报2025

第40卷第2期JournalofNavalAviationUniversityVol.40No.2

文章编号：2097-1427（2025）02-0269-09DOI：10.7682/j.issn.2097-1427.2025.02.004

圆柱膜附加质量分析及试验

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黄涛，杨龙，何泽青

（1.中航（成都）无人机系统股份有限公司，四川成都611730；2.中国科学院空天信息创新研究院，北京100094）

摘要：薄膜结构质量轻，柔度大，空气对薄膜结构振动的附加质量效应不可忽视。基于声固耦合理论，用声学介质

替代空气介质，建立膜结构与内外空气共同耦合作用的有限元模型并进行湿模态仿真分析。基于配套研制的低压

环境模拟箱测试圆柱膜在多种空气环境和压差条件下的振动特性，并根据试验结果分析圆柱膜振动时的空气附加

质量和附加质量系数的变化规律。基于试验结果整理得到圆柱膜结构前3阶呼吸模态附加质量系数。经验证，使

用该系数计算得到的湿模态频率与试验结果差异较小，说明附加质量简化计算模型具备一定的可行性和工程适用

性。

关键词：圆柱膜；附加质量；模态试验；平流层飞艇

中图分类号：V274文献标识码：A

[8]

0引言试验研究方面，Irwin等基于对蒙特利尔体育馆气弹

模型的风洞试验数据的分析，推导出了简便的附加质

近年来，新兴材料关键技术不断取得突破。现代[9]

量估算公式。王磊等设计了低压模拟装置并分析圆

复合薄膜材料已具有质量轻、易折叠、高强度和化学形平面薄膜的模态频率，提取了附加质量简化计算模

[1]

稳定等优点，并已广泛应用于平流层飞艇和系留气[10]

型。邱振宇等基于流固耦合理论和势流体理论，通

球等浮空器。浮空器主气囊是浮空器的主体结构，通过试验验证了飞艇缩比模型和薄膜充气管的湿模态

[2]

常为大型闭合充气薄膜结构。这类薄膜结构属于柔分析方法。

性结构体系，具有质量轻、自身柔度大和自振频率低当前针对膜结构振动附加质量的研究主要聚焦

等特点。于以平面薄膜结构为研究对象的空气附加质量分析，

平流层飞艇驻空巡航时，其薄膜结构与空气环境其中，第一阶振动模态附加质量的研究最为广泛。飞