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机动飞行下考虑主轴承损伤的轴承载荷仿真
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作者 刘曜宾 陈果 +2 位作者 高晓果 王浩 尉询楷 《航空发动机》 北大核心 2026年第1期11-19,共9页
为了解决在机动飞行时航空发动机主轴承载荷无法测试且很难准确计算,在主轴承损伤条件下,轴承载荷难以仿真的问题,开展了机动飞行时考虑主轴承损伤的轴承载荷仿真分析。建立了航空发动机整机振动模型,考虑了机动飞行对转子系统的振动影... 为了解决在机动飞行时航空发动机主轴承载荷无法测试且很难准确计算,在主轴承损伤条件下,轴承载荷难以仿真的问题,开展了机动飞行时考虑主轴承损伤的轴承载荷仿真分析。建立了航空发动机整机振动模型,考虑了机动飞行对转子系统的振动影响,同时耦合了复杂的5自由度球轴承和滚子轴承模型到整机模型中,建立了滚动轴承外圈故障损伤模型并导入整机模型。在飞机常规工况和极限工况的机动飞行条件下,仿真模拟了发动机3#支点主轴承外圈在不同损伤尺寸剥落故障激励下的主轴承载荷。结果表明:在机动飞行时3#支点主轴承损伤会对其载荷产生很大影响,在极限工况下,5 mm以上的轴承外圈剥落损伤可对垂直方向径向载荷产生约54.96 kN的载荷变化,严重威胁到主轴承的运行安全。针对不同损伤程度下径向与轴向载荷的量化影响分析结果,对于保障飞机和发动机运行安全具有极其重要的意义。 展开更多
关键词 主轴承 剥落故障 轴承载荷 机动飞行 航空发动机
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高速柔性转子弯扭耦合振动安全性设计方法
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作者 杨海 宋梓宇 +3 位作者 邓旺群 刘飞春 向有志 洪杰 《推进技术》 北大核心 2026年第2期281-292,共12页
针对高速柔性转子系统在叶片飞失等极端载荷环境下的弯扭耦合振动问题,提出了弯扭耦合转速区危险性评估参数及弯扭耦合振动安全性设计方法。通过转子结构特征或支承刚度优化,改变弯曲模态分布,调整弯扭耦合失稳转速区,以避免转子在叶片... 针对高速柔性转子系统在叶片飞失等极端载荷环境下的弯扭耦合振动问题,提出了弯扭耦合转速区危险性评估参数及弯扭耦合振动安全性设计方法。通过转子结构特征或支承刚度优化,改变弯曲模态分布,调整弯扭耦合失稳转速区,以避免转子在叶片飞失后转速相对稳定的短时段内发生弯扭耦合振动;通过变刚度支承及缓冲阻尼设计,降低并收缩弯扭耦合失稳转速区,控制转子在减速过程中的动力响应。结果表明,通过优化涡轮局部支承刚度,设计变刚度缓冲阻尼支承结构,可使转子弯扭耦合区发散系数减小约95%,减速过程中转子弯曲与扭转振动响应幅值减小约64%~87%,可有效提高高速柔性转子在极限载荷环境下的安全性,验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 高速柔性转子 弯扭耦合振动 安全性设计 弯曲模态分布 变刚度支承
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中介轴承-支承结构载荷及其对结构完整性影响
3
作者 陈雪骑 张作相 +2 位作者 王东 马艳红 洪杰 《航空学报》 北大核心 2026年第1期197-209,共13页
先进航空发动机中,往往采用带中介轴承的双转子支承方案以减少承力框架数目、降低整机重量。但是,中介轴承-支承结构系统具有典型非连续特征,工作时会受到双转子复杂运动状态影响,导致中介轴承-支承结构系统工作载荷环境恶劣多变,极易... 先进航空发动机中,往往采用带中介轴承的双转子支承方案以减少承力框架数目、降低整机重量。但是,中介轴承-支承结构系统具有典型非连续特征,工作时会受到双转子复杂运动状态影响,导致中介轴承-支承结构系统工作载荷环境恶劣多变,极易引发结构损伤。以中介轴承-支承结构系统为研究对象,分析了转子运动状态变化对轴承-支承结构系统载荷环境的影响,提出了面向结构完整性的轴承-支承结构设计要求。研究表明,不同转子运动状态下,轴承构件运动交互影响,使结构系统受到冲击激励、转子倍频激励、双转子转速组合频率激励、转子-保持架转速调制频率激励等复杂载荷激励作用,使支承结构约束特性偏离设计值直至发生失效,因此需要在结构设计中考虑不同转子运动状态影响,基于此对结构力学特性进行校核和优化设计。 展开更多
关键词 中介轴承-支承结构 运动状态 支点动载荷 结构完整性 航空发动机
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考虑叶冠工作面接触特性分散性影响的涡轮叶片可靠性评估方法 被引量:1
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作者 马艳红 李振华 +2 位作者 张伟锋 熊伟 洪杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第2期233-241,共9页
针对涡轴/涡桨发动机动力涡轮叶片带冠结构的振动问题,建立了考虑叶冠工作面接触特性分散性对连接界面接触刚度影响的叶片振动分析模型。模型考虑了加工公差、工作载荷环境变化和界面磨损损伤对叶冠工作面接触状态和叶片共振转速线分布... 针对涡轴/涡桨发动机动力涡轮叶片带冠结构的振动问题,建立了考虑叶冠工作面接触特性分散性对连接界面接触刚度影响的叶片振动分析模型。模型考虑了加工公差、工作载荷环境变化和界面磨损损伤对叶冠工作面接触状态和叶片共振转速线分布特性的综合影响,同时评估了该结构系统发生疲劳断裂失效的概率。结果表明:由于加工公差和界面磨损损伤的共同影响,叶冠工作面接触刚度显著下降,进而降低了叶片周向一弯振型的振动频率。这使得该阶振型的叶片共振转速偏离设计值并与工作转速区相交,造成叶片有一定概率发生共振、进而发生高周疲劳失效,从而降低结构系统可靠性。 展开更多
关键词 涡轮叶片 结构系统 损伤失效 动力特性 可靠性
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不同裂纹参数下的转子系统振动特性试验
5
作者 韩冰 刘占生 +1 位作者 何鹏 颜培刚 《振动工程学报》 北大核心 2025年第3期461-468,共8页
以具有相同结构尺寸的四根多盘转子作为研究对象,利用精密线切割的加工方式分别在四根转子的不同位置预制不同深度的横向裂纹。对裂纹参数发生改变的转子系统展开振动特性测试,并分析裂纹转子的动力学响应特征与裂纹位置和裂纹深度之间... 以具有相同结构尺寸的四根多盘转子作为研究对象,利用精密线切割的加工方式分别在四根转子的不同位置预制不同深度的横向裂纹。对裂纹参数发生改变的转子系统展开振动特性测试,并分析裂纹转子的动力学响应特征与裂纹位置和裂纹深度之间的关系。试验结果表明:1/2临界转速区的2×共振现象以及1/3临界转速区的3×共振现象是转轴裂纹故障的典型特征,其中2×共振峰值会在裂纹深度达到一个临界点后迅速增加;而区别于已有研究结果,3×共振峰值会在裂纹深度达到临界点后突降;同时,引发2×和3×共振峰值发生突变的临界深度与裂纹位置是否处于轮盘根部存在关联。 展开更多
关键词 转子动力学 振动特性试验 裂纹深度 裂纹位置 多盘转子系统
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永磁同步电机系统非线性动态特性分析 被引量:2
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作者 靳岚 曾鑫磊 《机械设计与制造工程》 2025年第1期117-123,共7页
为减弱永磁同步电机内置电机转子与定子之间的气隙分布不均引起的偏心,造成的高速电主轴动态特性的非线性变化,基于复合偏心影响下不平衡磁拉力模型,建立永磁同步电机模型及其运动微分方程。采用数值模拟方法分析发生气隙偏心时电机系... 为减弱永磁同步电机内置电机转子与定子之间的气隙分布不均引起的偏心,造成的高速电主轴动态特性的非线性变化,基于复合偏心影响下不平衡磁拉力模型,建立永磁同步电机模型及其运动微分方程。采用数值模拟方法分析发生气隙偏心时电机系统的动态特性,通过分岔图、轴心轨迹图和频谱图等方法对高速电主轴内置电机系统的非线性振动特性进行研究。结果表明,随着转速增大,电机转子的回转半径呈现先增大后减小的趋势,增大静偏心会导致回转半径峰值后移,但随着静偏心增大,系统峰值也逐渐增大。 展开更多
关键词 永磁同步电机 动态特性 气隙偏心 非线性振动
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柔性转静子碰撞正反向模态内共振特性研究
7
作者 王海飞 闫利士 +3 位作者 张陆斌 区梓键 周天 陈果 《振动工程学报》 北大核心 2025年第9期2088-2097,共10页
柔性转静子碰撞会激发正向模态和反向模态内共振,造成非同步振动,即转子和静子之间间歇性接触。为了揭示正向模态和反向模态内共振机理,建立转子系统数学模型,采用Runge-Kutta数值求解运动方程,利用事件检测函数检测接触和非接触运动;... 柔性转静子碰撞会激发正向模态和反向模态内共振,造成非同步振动,即转子和静子之间间歇性接触。为了揭示正向模态和反向模态内共振机理,建立转子系统数学模型,采用Runge-Kutta数值求解运动方程,利用事件检测函数检测接触和非接触运动;通过坐标系变换,得到转子系统在静止坐标系和旋转坐标系下的坎贝尔图,分析正向模态和反向模态内共振转速;通过数值计算的分岔图,分析非同步接触运动发生时,转子的运动轨迹和频域特征。结果表明:系统在临界转速下出现主共振振幅跳跃现象,且存在两个非同步接触响应转速区间。转子在静止坐标系下表现出封闭的连续进动规律,在旋转坐标系下具有周期性运动规律,且在旋转坐标系下频率存在倍频关系,系统存在2∶1和3∶1内共振现象。数值仿真分析验证了内共振对应的转速预测的正确性,通过该计算方法可以预测内共振出现的转速,避免因跳跃性接触引发的内共振现象。 展开更多
关键词 柔性转静子 正反向模态内共振 坎贝尔图 径向间隙 分岔图 非同步接触运动
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转子系统金属橡胶支承结构设计与力学特性试验
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作者 马艳红 唐祥鑫 +2 位作者 杨海 王永锋 洪杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第12期1-13,共13页
针对燃气发生器转子系统支承结构设计问题,开展支承结构力学特性对转子动力学特性的影响分析,在此基础上,提出一种金属橡胶支承结构,并以保障转子系统临界转速裕度和降低转子系统动力响应为目标,开展金属橡胶支承结构力学性能的优化设计... 针对燃气发生器转子系统支承结构设计问题,开展支承结构力学特性对转子动力学特性的影响分析,在此基础上,提出一种金属橡胶支承结构,并以保障转子系统临界转速裕度和降低转子系统动力响应为目标,开展金属橡胶支承结构力学性能的优化设计,开展金属橡胶支承结构的力学性能试验,测试其准静态力学性能和动态力学性能。结果表明:优化金属橡胶支承结构的刚度和阻尼系数后,转子系统在两阶临界转速下的支点动载荷幅值下降约40%,在扫频试验中,优化后的金属橡胶支承结构在峰值处频响函数降幅可达70%,验证了金属橡胶支承结构的有效性,对转子系统支承结构设计具有重要的工程参考价值。 展开更多
关键词 燃气发生器转子 支承结构 金属橡胶 动力学特性 动力响应控制
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着舰载荷作用下发动机整机动态响应数值仿真研究
9
作者 刘璐璐 吴泽宇 +3 位作者 韩佳奇 罗刚 赵振华 陈伟 《航空科学技术》 2025年第2期46-60,共15页
着舰载荷作为航空发动机服役期间一种典型的载荷工况,国内外针对转子系统在此载荷下的振动问题开展了大量的理论和试验研究,得到具有较大参考价值的定性结论,但与真实航空发动机转子系统的模型参数相差较大,难以准确得到着舰载荷作用下... 着舰载荷作为航空发动机服役期间一种典型的载荷工况,国内外针对转子系统在此载荷下的振动问题开展了大量的理论和试验研究,得到具有较大参考价值的定性结论,但与真实航空发动机转子系统的模型参数相差较大,难以准确得到着舰载荷作用下航空发动机转子系统的振动响应。本文在某商业有限元软件中建立整机有限元模型,开展着舰载荷作用下整机动态响应仿真研究,结合试验结果与仿真结果验证该仿真分析方法的合理性,基于仿真结果研究着舰载荷在整机结构内的传递规律及着舰载荷作用下关键部件的动态响应,为涡扇发动机结构安全性设计提供了数值仿真研究方法。研究结果表明,着舰载荷从主安装节传递至整机结构,然后从辅助安装节传递出去;着舰载荷作用下关键部件的动态响应具有较明显的冲击响应特征。 展开更多
关键词 航空发动机 着舰载荷 转子系统振动响应 载荷传递规律
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转子系统的弯扭振动信号解调及实验方法
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作者 陈茉莉 吴辰炫 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第11期60-66,共7页
为获得在时间及位置同步下的转子弯曲及扭转高精度振动响应,该文基于斑马带法及超高频数据采集,用趋势项法和峰值法来解调弯振和扭振信号,开展了1X、分数阶、倍频扭振阶次下的弯振及扭振信号解调的仿真验证。通过Jeffcott转子升速实验... 为获得在时间及位置同步下的转子弯曲及扭转高精度振动响应,该文基于斑马带法及超高频数据采集,用趋势项法和峰值法来解调弯振和扭振信号,开展了1X、分数阶、倍频扭振阶次下的弯振及扭振信号解调的仿真验证。通过Jeffcott转子升速实验获得了弯曲及扭转转速-阶次-幅值三维瀑布图及色谱图,验证了弯曲、扭转及弯扭耦合共振的测量方法,7000 r/min时转子的扭振测量精度可达1.05×10^(–3)°。弯振和扭振特征显著不同,扭转共振具有广谱特点但共振区内以1X为主,转子在通过弯振临界转速前激发了弯扭耦合共振,这将为转子弯扭耦合振动分析及故障检测等提供技术支持。 展开更多
关键词 转子 扭转振动 弯扭耦合 信号解调 实验
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不确定性转子系统不对中故障响应区间预测 被引量:1
11
作者 张禹锡 杨洋 +3 位作者 曾劲 杨翊仁 马辉 曹登庆 《航空动力学报》 北大核心 2025年第2期335-344,共10页
针对区间不确定性对航空发动机转子系统的影响,运用一种基于Chebyshev正交多项式的非嵌入式区间分析方法对含参数不确定性的转子系统动力学特性进行分析。将叶盘不平衡量、联轴器不对中量以及联轴器套齿质量等关键参数的不确定性纳入考... 针对区间不确定性对航空发动机转子系统的影响,运用一种基于Chebyshev正交多项式的非嵌入式区间分析方法对含参数不确定性的转子系统动力学特性进行分析。将叶盘不平衡量、联轴器不对中量以及联轴器套齿质量等关键参数的不确定性纳入考虑,建立含不对中故障的转子系统动力学模型。在此基础上,通过数值仿真的方式研究不确定性系统振动响应及其参数影响规律,分析了转子系统振动响应在不同转速下对不同不确定性参数的敏感程度。同时,通过与传统Monte Carlo模拟对比验证了方法的有效性。结果表明:转子系统的振动响应在不确定性区间参数的影响下呈现出区间形式,且对于不同不确定性参数的影响表现出明显差异。在多源不确定性参数共同作用下,系统所表现出的区间现象更为明显,甚至对系统的临界转速也造成了一定的影响。研究结果可为含不对中故障的复杂转子系统的不确定性响应预测提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 转子系统 不对中故障 参数不确定性 区间分析 振动响应
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基于叶尖间隙自适应测量的转子振动监测 被引量:2
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作者 谷昭鹏 王维民 +1 位作者 米珂嘉 李明龙 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期158-164,共7页
在变转速工况下,为了实现叶尖间隙的高精度测量,对电涡流传感器进行了多转速动态标定,基于动态灵敏度曲线提出了变转速工况下叶尖间隙的自适应测量方法,并通过数值仿真和真实扭转叶片试验台测试对所提出的方法进行了验证。结果表明:所... 在变转速工况下,为了实现叶尖间隙的高精度测量,对电涡流传感器进行了多转速动态标定,基于动态灵敏度曲线提出了变转速工况下叶尖间隙的自适应测量方法,并通过数值仿真和真实扭转叶片试验台测试对所提出的方法进行了验证。结果表明:所提出的多转速动态标定方法的测量偏差小于9μm,有较高的动态叶尖间隙测量精度。针对航空发动机测点少且测点多位于机匣上的情况,初步提出了基于叶尖间隙测量的4传感器均布轴心轨迹监测方法,在少测点的条件下实现了叶尖间隙、转子振动的同步监测。搭建原理性简易转子模型并进行测试验证,结果表明:根据所监测叶尖间隙信息能准确提取出转子轴心轨迹,验证了该方法在简单转子模型上应用的可行性。 展开更多
关键词 叶尖间隙 自适应测量 变转速 少测点监测 转子振动 轴心轨迹 航空发动机
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双转子航空发动机中介支点动载荷控制研究 被引量:2
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作者 王东 洪杰 +2 位作者 李其建 王永锋 王楚君 《航空动力学报》 北大核心 2025年第2期242-250,共9页
针对中介支点动载荷控制问题,建立质量和刚度等效的中介支点-双转子系统动力学模型,基于敏感度分析识别出不平衡激励载荷、陀螺力矩载荷、转轴弹性变形恢复力等影响中介支点动载荷的关键因素,并结合型号研制经验,提出了基于转子平衡品... 针对中介支点动载荷控制问题,建立质量和刚度等效的中介支点-双转子系统动力学模型,基于敏感度分析识别出不平衡激励载荷、陀螺力矩载荷、转轴弹性变形恢复力等影响中介支点动载荷的关键因素,并结合型号研制经验,提出了基于转子平衡品质控制与变形状态协调的中介支点动载荷控制方法,通过转子平衡品质控制、涡轮盘角向变形控制以及中介支点轴向位置选取等措施,分别使中介支点应变能占比和动载荷降低26%和55%。上述研究在型号研制中的得到验证,提高了整机结构系统可靠性。 展开更多
关键词 航空发动机 中介支点 动载荷 平衡品质 陀螺力矩
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弹性环支承阻尼结构对悬臂动力涡轮转子动力学影响研究 被引量:1
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作者 杨海 韩卓荦 +2 位作者 王永锋 邓旺群 洪杰 《战术导弹技术》 北大核心 2025年第1期75-82,93,共9页
振动抑制是保障武器装备安全运行的重要基础,在航空发动机中广泛使用弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic Ring Squeeze Film Dampers,ERSFD)抑制转子系统振动响应。针对多支点支承的悬臂动力涡轮转子,通过有限元分析和敏感度评估,阐明了ERSF... 振动抑制是保障武器装备安全运行的重要基础,在航空发动机中广泛使用弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic Ring Squeeze Film Dampers,ERSFD)抑制转子系统振动响应。针对多支点支承的悬臂动力涡轮转子,通过有限元分析和敏感度评估,阐明了ERSFD在不同转子特性下的减振效果。研究结果表明,合理的结构及刚度设计能够有效提升ERSFD的动力特性,为高速转子系统提供更优的抑振效果。不同弹性环支承阻尼对悬臂转子响应的幅值抑制敏感性有所不同,受转子振型等特征影响,对于双支点支承的悬臂动力涡轮,远离动力涡轮支点(5#支点)应用阻尼结构,有利于降低轴段弯曲振型下振动响应;而靠近悬臂动力涡轮支点(6#支点)的阻尼结构,对动力涡轮摆动振动响应抑制效果更显著,可实现振动响应衰减超过70%。通过有针对性地开展弹性环支承阻尼设计,可实现对多支点悬臂动力涡轮转子多阶振型下振动响应抑制。 展开更多
关键词 弹性环挤压油膜阻尼器 弹性支承 支承刚度特性 阻尼减振 转子动力特性 悬臂动力涡轮转子
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中介轴承-支承结构系统连接结构稳健性评估方法
15
作者 王东 杨哲夫 +2 位作者 曹茂国 马艳红 洪杰 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期75-83,共9页
为了定量评估复杂载荷环境下中介轴承-支承结构系统连接结构力学特性及界面损伤,开展了中介轴承-支承结构系统的连接结构力学特性稳健性评估方法研究。综合考虑其在不同载荷环境与转子运动状态下的界面接触特性,提出了3类稳健性评估参数... 为了定量评估复杂载荷环境下中介轴承-支承结构系统连接结构力学特性及界面损伤,开展了中介轴承-支承结构系统的连接结构力学特性稳健性评估方法研究。综合考虑其在不同载荷环境与转子运动状态下的界面接触特性,提出了3类稳健性评估参数(接触疲劳损伤、位移约束失效、磨损)及计算方法,在此基础上形成了连接结构稳健性评估方法及流程,用于评估复杂载荷环境下的中介轴承-支承结构系统界面接触损伤及其对支承刚度分散度的影响。以某中介轴承-支承结构系统为例开展评估,结果表明:所提出的评估方法可以有效表征不同载荷下中介轴承-支承结构系统界面接触损伤情况,并确定各工况下的主要损伤模式,可为中介轴承-支承结构系统界面损伤控制与稳健设计提供评估方法支撑。 展开更多
关键词 连接结构 中介轴承 支承结构 界面损伤 结构力学 稳健性
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装配对高速转子不平衡状态及动力响应分散性影响
16
作者 陈雪骑 李杰 +1 位作者 马艳红 洪杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第8期43-52,共10页
先进航空发动机转子出于对轻质高效的需求,转速负荷不断提高,使得其动力响应对自身不平衡状态愈发敏感,极易受到装配影响。因此,针对高速转子结构系统,构建了装配特征参数与转子不平衡状态关联,建立了可以考虑装配影响的转子动力响应分... 先进航空发动机转子出于对轻质高效的需求,转速负荷不断提高,使得其动力响应对自身不平衡状态愈发敏感,极易受到装配影响。因此,针对高速转子结构系统,构建了装配特征参数与转子不平衡状态关联,建立了可以考虑装配影响的转子动力响应分散性模型,揭示了装配对转子动力响应分散性影响机理。研究表明:不同装配会带来转子内构件惯性主轴偏斜分布状态的不同,其中,由于涡轮盘等薄盘的惯性主轴倾斜会在高速旋转状态下产生较大的旋转惯性力矩激励作用,因此装配特征参数不同带来的涡轮盘惯性主轴倾斜幅值分散性是引起高转速下转子动力响应分散性的重要原因。 展开更多
关键词 转子动力学 旋转惯性 动力响应 结构状态 界面连接
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直升机尾传动系统响应预测建模与试验研究
17
作者 陈国旺 唐倩 +1 位作者 李恒 杨震 《航空动力学报》 北大核心 2025年第7期60-72,共13页
针对直升机尾传动系统在实际运行过程中振动响应难预测问题,建立了基于刚柔耦合多体动力学的直升机尾传动系统响应预测模型。搭建尾传动系统模拟试验台,与所提模型预测值进行对比分析论证。结果表明:直升机尾传动系统响应预测模型能体... 针对直升机尾传动系统在实际运行过程中振动响应难预测问题,建立了基于刚柔耦合多体动力学的直升机尾传动系统响应预测模型。搭建尾传动系统模拟试验台,与所提模型预测值进行对比分析论证。结果表明:直升机尾传动系统响应预测模型能体现出和试验数据一致的啮合频率及相应倍频成分,在变转速和变负载工况下,其振动加速度有效值误差在-23.9%~20.6%范围内,对比结果证明提出的振动响应预测方法具有一定的可靠性。研究结果为直升机高安全性服役提供了理论和试验基础。 展开更多
关键词 响应预测 刚柔耦合多体动力学 尾传动系统 直升机 动态振动特性
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基于拓扑优化与代理模型的涡轮盘设计
18
作者 张乘齐 张明磊 +3 位作者 张灵俊 窝丁日海 高彤 张卫红 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第12期141-147,213,共8页
涡轮盘作为先进航空发动机的关键零件,其性能直接影响发动机的推重比和效率。针对苛刻服役环境下涡轮盘的轻量化设计需求,提出基于拓扑优化和代理模型的涡轮盘设计方法。通过创新引入三维拓扑优化方法完成结构方案设计,得到双辐板涡轮... 涡轮盘作为先进航空发动机的关键零件,其性能直接影响发动机的推重比和效率。针对苛刻服役环境下涡轮盘的轻量化设计需求,提出基于拓扑优化和代理模型的涡轮盘设计方法。通过创新引入三维拓扑优化方法完成结构方案设计,得到双辐板涡轮盘构型。以此为基础,采用代理模型法实现轮盘子午面尺寸优化设计,结合多学科耦合分析完成内部冷却通道设计。最终设计的涡轮盘较基准盘实现减重8.7%,并完成了强度考核验证。本研究探索了涡轮盘结构设计规律,可为航空发动机及燃气轮机涡轮转子设计提供参考。 展开更多
关键词 航空发动机 涡轮盘 多学科 拓扑优化 代理模型
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端齿同轴度误差对双锥度叶片-机匣系统加速特性分析
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作者 金淼 王艾伦 +3 位作者 王青山 尹伊君 陈雅孺 衡星 《振动工程学报》 北大核心 2025年第2期420-431,共12页
在航空涡轴发动机装配过程中,端齿同轴度误差是一个重要的技术指标,对整机系统的性能和使用寿命有重要的影响。以航空涡轴发动机涡轮叶片-机匣为研究对象,考虑将端齿同轴度误差(定位误差和定向角误差)引入到叶尖-机匣的间隙方程中,基于H... 在航空涡轴发动机装配过程中,端齿同轴度误差是一个重要的技术指标,对整机系统的性能和使用寿命有重要的影响。以航空涡轴发动机涡轮叶片-机匣为研究对象,考虑将端齿同轴度误差(定位误差和定向角误差)引入到叶尖-机匣的间隙方程中,基于Hamilton能量原理和Galerkin方法建立了考虑双锥度叶片-机匣系统的非线性动力学模型,通过ANSYS有限元方法验证了理论模型的正确性。在此基础上,运用Newmark-β数值求解方法分析了不同端齿同轴度误差对系统在定值加速函数(函数1)与余弦波加速函数(函数2)下的瞬态响应的影响,数值计算结果表明:增加同轴度误差,会进一步缩小叶尖与机匣之间的最小间隙,导致碰摩诱发的振幅更加严重;与函数1相比,采用函数2的加速度可以更快地通过系统临界转速,导致碰摩开始时间提前,当靠近目标转速时,减速作用可以有效减少最大碰摩力和侵入量,以减缓系统的隆起现象和跳跃现象。 展开更多
关键词 转子动力学 叶片-机匣碰摩 端齿同轴度误差 余弦波加速函数 跳跃和隆起现象
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大涵道比风扇转子双套齿连接稳健性及其力学影响
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作者 白玉柔 王永锋 +1 位作者 马艳红 洪杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第7期109-119,共11页
针对大涵道比风扇转子双套齿连接结构,基于有限元法开展连接稳健性评估,分析不同工作载荷下连接结构变形协调性与界面接触状态,关注叶片飞失等极端载荷对连接稳健性影响。考虑双套齿定心面间隙配合特征,建立其对旋转惯性激励载荷影响分... 针对大涵道比风扇转子双套齿连接结构,基于有限元法开展连接稳健性评估,分析不同工作载荷下连接结构变形协调性与界面接触状态,关注叶片飞失等极端载荷对连接稳健性影响。考虑双套齿定心面间隙配合特征,建立其对旋转惯性激励载荷影响分析模型,仿真评估定心面间隙对转子系统动力响应影响。结果表明,大涵道比发动机风扇转子转速较低、转子轴直径较小,正常工作载荷下套齿连接结构变形较小,对界面接触特征影响小;叶片飞失带来大横向载荷,可造成风扇转子向一侧偏斜,套齿连接部分产生大接触应力,可达到正常工作载荷的2.5倍;套齿定心面间隙配合可导致悬臂风扇转子惯性主轴倾斜,产生旋转惯性力矩激励,引起转子振动响应增大,支点动载荷大幅增加。 展开更多
关键词 套齿连接 间隙配合 叶片飞失 变形协调 稳健性评估
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