[發明專利]一種航空發動機輔助吊掛拉桿振動計算方法

在審

• 申請號: 201910746409.0
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110543694A
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 楊洪偉;陳倩;趙迎春;龍勝剛;高陽
• 申請（專利權）人: 中國航發貴陽發動機設計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 杜永保<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種航空發動機輔助吊掛拉桿振動計算方法，包括以下步驟：步驟一，建立和簡化發動機三維模型，保留主要承力部件；步驟二，輸入環境、有限元邊界條件等條件；步驟三，按照發動機理論質量修正三維模型質量并輸入外部載荷；步驟四，計算得出振動結論；通過本發明公開的這種一種航空發動機輔助吊掛拉桿振動計算方法，能夠建立發動機和拉桿裝配體模型，計算裝配體共振頻率和振型，為整機振動排故提供數據支持。

技術領域

本發明屬于航空發動機臺架試車技術領域，特別涉及一種臺架試車輔助吊掛拉桿振動有限元計算方法。

背景技術

航空發動機安裝在專用臺架上進行地面試車。發動機通過“兩前一后”三個支點固定在臺架上，其中“兩前”為發動機主安裝節，因為發動機產生的推力均由主安裝節傳遞至飛機或臺架。“一后”為發動機輔助吊掛，主要用于微調發動機安裝俯仰姿態和承擔部分發動機載荷。發動機試車時通常只在三個支點位置布置振動傳感器，且振動超標信號多數來自后吊掛處的振動傳感器。

發動機振動多數是由轉子部件不平衡引起的，發動機交付前的檢驗試車如果出現整機振動超標則需對轉子部件進行拆解并重新平衡后裝機再試車，這一過程將消耗百萬元的航空煤油。但是，改變輔助吊掛拉桿的剛度可有效降低發動機整機振動幅值。且拉桿處布置的傳感器檢測的振動信號并非完全由轉子部件不平衡引起，也有可能由發動機機匣共振引起。傳統方法只能通過轉子部件再平衡來解決振動過大的問題，但由于發動機轉子部件結構設計特點，這一方法并不能完全排除振動過大的故障。

發明內容

發明目的：本發明提供了一種航空發動機輔助吊掛拉桿振動計算方法，能較為準確的計算拉桿與發動機裝配體的固有頻率及振動模態，為整機振動排故提供數據支持。

技術方案：本發明的一種航空發動機輔助吊掛拉桿振動計算方法，包括以下步驟：步驟一，建立和簡化發動機三維模型，保留主要承力部件；步驟二，輸入環境、有限元邊界條件等條件；步驟三，按照發動機理論質量修正三維模型質量并輸入外部載荷；步驟四，計算得出振動結論。

進一步的，步驟三的按照發動機理論質量修正三維模型質量具體包括以下步驟：a、根據發動機結構圖，將附件機匣、中央傳動、矢量噴管/尾噴管和排氣尾椎等部件的質量以集中質量點分別施加在發動機三維模型的對應安裝面上；b、將轉子部件及其他附件的質量以集中質量點附加在發動機三維模型的主要承力部件上；c、對余下管路質量采用分布式集中質量的方法將龐大的外部管路通過若干個集中質量進行代替，將集中質量附加在發動機三維模型上。

進一步的，步驟三的a步驟具體為：將附件機匣、中央傳動、矢量噴管/尾噴管和排氣尾椎等部件作為集中質量施加到對應的安裝截面，將步驟一建立的三維模型質量修正為附加上述部件的理論質量，并且集中質量質心與上述部件實際質心相同。

進一步的，步驟三的b步驟具體為：將轉子部件及其他附件作為集中質量，對步驟一建立的主要承力部件進行質量修正，將步驟一建立的三維模型質量修正為附加上述部件的理論質量，并且集中質量質心與上述部件實際質心相同。

進一步的，步驟三的c步驟具體為：根據發動機管路的布局，將質量點按照不同密度分布在整體發動機模型的外表面上，管路布局密集的部位質量點分布同樣密集，單個質量點的質量值是總管路總質量除以質量點數量。

進一步的，步驟二輸入的條件包括各部件的材料屬性、坐標系、溫度場、邊界條件。

進一步的，步驟三輸入的外部載荷包括氣動載荷和轉子部件載荷。

進一步的，步驟四中計算得出振動結論具體包括以下步驟：a、檢查有限元計算總質量與發動機理論質量的誤差；b、開展應力分析；c、開展模態分析；d、進行有限元與試驗對比，得到評估結果。

有益技術效果：本發明的一種航空發動機輔助吊掛拉桿振動計算方法，建立發動機和拉桿裝配體模型，計算裝配體共振頻率和振型，為整機振動排故提供數據支持。