機(jī)動飛行條件下航空發(fā)動機(jī)雙轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析.pdf

1、機(jī)動性是衡量戰(zhàn)機(jī)性能的一項重要標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)動飛行會對航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，其動力學(xué)響應(yīng)特征也與固定于地面上的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有諸多不同。本文以航空發(fā)動機(jī)耦合雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象，利用數(shù)值仿真與實驗的方法研究了基礎(chǔ)固定條件下和機(jī)動飛行時耦合雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性。主要工作和結(jié)論如下：
　　1.對基礎(chǔ)固定和機(jī)動飛行條件下無故障和含局部碰摩故障的航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要綜述，并對文中涉及的相關(guān)理論知識、測試技術(shù)等作了

2、介紹。
　　2.利用拉格朗日方程建立了機(jī)動飛行條件下航空發(fā)動機(jī)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)模型，在模型中考慮了中介軸承的耦合作用及陀螺力矩的影響，之后利用Runge-Kutta方法對系統(tǒng)在躍升和橫滾飛行姿態(tài)下的動力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行仿真計算。發(fā)現(xiàn)機(jī)動飛行會使轉(zhuǎn)子的運(yùn)動發(fā)生較大改變，發(fā)生擬周期、混沌等較為復(fù)雜的運(yùn)動形式；轉(zhuǎn)子的振動幅值會隨機(jī)動飛行速度的增加而變大，軸心平衡位置發(fā)生偏移；由于經(jīng)歷機(jī)動飛行，轉(zhuǎn)子的振動頻譜中會出現(xiàn)除內(nèi)外轉(zhuǎn)子基頻以外的分頻和

3、倍頻成分，系統(tǒng)發(fā)生亞諧和超諧共振現(xiàn)象。通過與實驗結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了所建立動力學(xué)模型的正確性。
　　3.在機(jī)動飛行條件下耦合雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮外轉(zhuǎn)子和機(jī)匣之間碰摩的影響，研究轉(zhuǎn)子碰摩時的運(yùn)動規(guī)律，結(jié)果表明：機(jī)動飛行時轉(zhuǎn)子基頻振幅的大幅增加會導(dǎo)致碰摩故障，轉(zhuǎn)子的軸心軌跡會發(fā)生較大改變，軸心平衡位置在不同的碰摩點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動；機(jī)動飛行使碰摩故障發(fā)生的轉(zhuǎn)速范圍增大，碰摩程度加重，在一定的機(jī)動飛行參數(shù)下，系統(tǒng)分岔點(diǎn)發(fā)生滯后

4、效應(yīng)；發(fā)生碰摩故障的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中存在占比較大的分頻和倍頻成分，亞諧和超諧共振現(xiàn)象嚴(yán)重。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)了與數(shù)值仿真結(jié)果相似的現(xiàn)象，驗證了本文結(jié)論的正確性。
　　自行設(shè)計的雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩裝置能為航空發(fā)動機(jī)含故障轉(zhuǎn)子動力學(xué)實驗領(lǐng)域的研究工作提供便利。通過理論分析和實驗研究發(fā)現(xiàn)的機(jī)動飛行時耦合雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動特性和規(guī)律，能為相關(guān)方面的研究工作者提供參考，彌補(bǔ)了真機(jī)實驗中耗費(fèi)時間長、資源浪費(fèi)大的不足。本文所得結(jié)果在航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計及故障