大型客機(jī)機(jī)翼-發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(計(jì)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)、推力效應(yīng))的顫振特性研究.pdf

1、現(xiàn)代大型客機(jī)設(shè)計(jì)廣泛采用機(jī)翼下吊掛發(fā)動(dòng)機(jī)的布局形式,而且在結(jié)構(gòu)布局上這種吊掛式發(fā)動(dòng)機(jī)往往遠(yuǎn)離翼根并伸出機(jī)翼前緣許多。在這種情況下,由于機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛的柔性,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸將隨整個(gè)飛機(jī)的振動(dòng)發(fā)生俯仰和偏航角振動(dòng)。根據(jù)陀螺儀理論,這種旋轉(zhuǎn)體軸線(xiàn)的角運(yùn)動(dòng)將引起慣性陀螺力矩,即轉(zhuǎn)子效應(yīng)。這利陀螺力矩勢(shì)必對(duì)飛機(jī)機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)所組成的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性產(chǎn)生影響,進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)的顫振特件產(chǎn)生影響。
　　 本文研究?jī)?nèi)容是大型客機(jī)研制關(guān)鍵技術(shù)之

2、一,針對(duì)大型客機(jī)翼吊式機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征,開(kāi)展計(jì)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)了效應(yīng)和推力效應(yīng)的機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和顫振特性的研究。主要就如下幾個(gè)方面開(kāi)展了研究:
　　 1.基于梁振動(dòng)理論的機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性及顫振特性研究?；贖amilton變分原理,推導(dǎo)并建立計(jì)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)和推力效應(yīng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程和顫振方程。由此分析發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)和推力效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和顫振特性的影響機(jī)理,得到影響規(guī)律。
　　 2.建立

3、真實(shí)機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的有限元模型,并計(jì)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)和推力效應(yīng),由此分析發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)了效應(yīng)和推力效應(yīng)對(duì)大型客機(jī)機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和顫振特性的影響。
　　 3.針對(duì)計(jì)及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)和推力效應(yīng)的機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)子效應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)開(kāi)展初步研究。結(jié)合現(xiàn)有型號(hào)設(shè)計(jì)工作,根據(jù)動(dòng)力相似性準(zhǔn)則開(kāi)展比例模型設(shè)計(jì),建立合理的模型設(shè)計(jì)方案和參數(shù)設(shè)置。
　　 研究結(jié)果表明,不考慮發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛剛度時(shí),受發(fā)動(dòng)機(jī)陀螺力矩的耦合作用,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)陀螺

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

5、機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)不影響機(jī)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(jī)翼顫振特性中具有上述特點(diǎn),仍可以將其對(duì)機(jī)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增大。
　　 當(dāng)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛剛度引起的發(fā)動(dòng)機(jī)模態(tài)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和顫振特性的影響非常復(fù)雜,轉(zhuǎn)了效應(yīng)主要體現(xiàn)為:對(duì)于實(shí)際機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng),由于發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛彈性模態(tài)的參與,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)模態(tài)頻率和振型都有較大的影響,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)