● 摘要
多功能扰流板作动器作为改变飞机舵面偏转以调整飞行姿态的重要部件，是民机飞行控制系统（简称飞控系统）中的关键部件，其结构的静强度安全以及疲劳可靠性对于飞行安全有不可忽视的影响。因此，本文应用有限元方法以及疲劳可靠性理论，对某型民机多功能扰流板作动器在极限状态下的静强度安全和疲劳可靠性进行了设计，并试验验证。具体研究内容如下：
应用有限元软件ANSYS Workbench，建立了多功能扰流板作动器的主承力构件耳环、筒体以及活塞杆的有限元模型，并通过多功能扰流板作动器结构的静力试验对有限元模型的有效性进行了验证；据此模型，考核了各构件在极限状态下的静强度，获得了静强度安全系数。
引入模拟液压油对作动器刚度与质量影响的填充单元，建立了多功能扰流板作动器的整体模型，分析计算了自由振动状态下作动器的固有频率以及模态振型；在此基础上，计算了作动器在标准随机功率谱激励下的振动疲劳寿命，并考核了多功能扰流板作动器在承受轴向压载荷作用下的屈曲稳定性，获得了作动器的一阶线性屈曲失稳临界载荷及其安全系数。
在静力分析的基础上，确定了多功能扰流板作动器各主承力构件的疲劳危险部位及其对应的有效应力集中系数；采用定量方程随机化方法，获得构件材料给定可靠度与置信度时所对应的Sa-Sm-N曲面方程；利用名义应力法，估算了主承力构件在设计疲劳载荷谱作用下的疲劳累积损伤，考核了多功能扰流板作动器的疲劳可靠性。搭建了多功能扰流板作动器的全尺寸谱载疲劳试验系统，并进行了谱载疲劳验证试验，试验件顺利通过验证试验考核，验证了疲劳可靠性设计的有效性。
本文的有限元分析以及理论计算结果表明：该舵机作动器的静强度、振动稳定性以及疲劳可靠性满足相应的设计要求，并得到试验结果的验证。本文所用的分析方法及流程对进行类似的舵机作动器结构设计具有一定的理论参考意义与工程应用价值。