大型客機機翼-發(fā)動機系統(tǒng)(計及發(fā)動機轉子效應、推力效應)的顫振特性研究.pdf

1、現(xiàn)代大型客機設計廣泛采用機翼下吊掛發(fā)動機的布局形式,而且在結構布局上這種吊掛式發(fā)動機往往遠離翼根并伸出機翼前緣許多。在這種情況下,由于機翼和發(fā)動機吊掛的柔性,發(fā)動機轉子旋轉軸將隨整個飛機的振動發(fā)生俯仰和偏航角振動。根據(jù)陀螺儀理論,這種旋轉體軸線的角運動將引起慣性陀螺力矩,即轉子效應。這利陀螺力矩勢必對飛機機翼、發(fā)動機所組成的系統(tǒng)的結構動力學特性產(chǎn)生影響,進而對該系統(tǒng)的顫振特件產(chǎn)生影響。
　　 本文研究內(nèi)容是大型客機研制關鍵技術之

2、一,針對大型客機翼吊式機翼發(fā)動機系統(tǒng)的結構和力學特征,開展計及發(fā)動機轉了效應和推力效應的機翼發(fā)動機系統(tǒng)動力學特性和顫振特性的研究。主要就如下幾個方面開展了研究:
　　 1.基于梁振動理論的機翼發(fā)動機系統(tǒng)動力學特性及顫振特性研究?；贖amilton變分原理,推導并建立計及發(fā)動機轉子效應和推力效應的系統(tǒng)動力學方程和顫振方程。由此分析發(fā)動機轉子效應和推力效應對系統(tǒng)動力學特性和顫振特性的影響機理,得到影響規(guī)律。
　　 2.建立

3、真實機翼發(fā)動機系統(tǒng)的有限元模型,并計及發(fā)動機轉子效應和推力效應,由此分析發(fā)動機轉了效應和推力效應對大型客機機翼發(fā)動機系統(tǒng)動力學特性和顫振特性的影響。
　　 3.針對計及發(fā)動機轉子效應和推力效應的機翼發(fā)動機系統(tǒng)轉子效應的試驗驗證技術開展初步研究。結合現(xiàn)有型號設計工作,根據(jù)動力相似性準則開展比例模型設計,建立合理的模型設計方案和參數(shù)設置。
　　 研究結果表明,不考慮發(fā)動機吊掛剛度時,受發(fā)動機陀螺力矩的耦合作用,隨著發(fā)動機陀螺

4、慣件矩的增大,機翼面內(nèi)彎曲模態(tài)頻率增大,扭轉模態(tài)頻率降低,且模態(tài)振型相耦合;當面內(nèi)彎曲模態(tài)與扭轉模態(tài)相鄰時,且發(fā)動機陀螺無量綱慣性矩-H大于臨界穩(wěn)定值-Hcr時,系統(tǒng)特征值出現(xiàn)共軛復重根,參與耦合的模態(tài)頻率重合,系統(tǒng)動態(tài)失穩(wěn);在非頻率相交影響區(qū)域內(nèi),系統(tǒng)動態(tài)臨界穩(wěn)定無量綱慣性矩-Hcr隨機翼慣性半徑σ的增大而增大,而剛軸與重心軸的距離e對-Hcr無影響;在發(fā)動機轉子效應的作用下,機翼彎扭型顫振速度和顫振頻率隨轉子轉速的增加而增大,且發(fā)動

5、機轉子效應不影響機翼顫振形式:因此盡管陀螺力矩本身并非阻尼力,但由于其在機翼顫振特性中具有上述特點,仍可以將其對機翼顫振特性的影響等效成一定的系統(tǒng)阻尼,且該等效阻尼隨著發(fā)動機轉速的增加而增大。
　　 當考慮發(fā)動機吊掛剛度引起的發(fā)動機模態(tài)時,發(fā)動機轉子效應對系統(tǒng)動力學特性和顫振特性的影響非常復雜,轉了效應主要體現(xiàn)為:對于實際機翼發(fā)動機系統(tǒng),由于發(fā)動機吊掛彈性模態(tài)的參與,發(fā)動機轉子效應對系統(tǒng)模態(tài)頻率和振型都有較大的影響,隨著發(fā)動機轉