发动机安装结构动力学设计

第!"卷增刊应用力学学报#$%&!"’(

’,&)**!-

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：（）!***./+0+)**!’(.**!!.*1)**!年+月!"#$%&%’()*$+,(-+..,#%/0%!"+$#!&

发动机安装结构动力学设计

施荣明

（沈阳飞机设计研究所沈阳!）!**01"

摘

间的研究内容以及取得的进展和结论。

关键词：动力分析；振动响应；结构动力学要叙述了以歼八飞机为例的发动机安装结构动力学设计的背景，技术关键、九五期

!引言

第四代战斗机的结构重量系数为)这是一个非常严酷的指标，他意味着有一个能满23，

足强度、刚度要求下的最轻最合理的飞机结构壳体，只有在这个前提下，才能谈得上有飞机的其他的装载，才能有飞机的高性能、高作战效能，才能安装火控、雷达、大量的电子设备、大功率的发动机等等。所以，满足强度、刚度条件下最轻的飞机结构是结构强度专业领域几代人奋斗的目标。

为达到上述要求和目标，可从四个方面努力：

）千方百计降低给飞机的载荷；!

）合理的结构型式和结构布局；)

）尽多的利用新结构、新材料；0

）各方面的精确分析和充分的试验。/

动强度是强度中的一种，新机研制中暴露出众多的动强度问题，歼八飞机就有十一个之多，歼轰七也不例外，振动问题是结构强度领域内大家关心的一个问题。

本课题研究的背景和目标就是如何降低飞机的总体振动水平，飞机有两大主要振源，一是气动力引起的振动，和飞行速压有关，很难避免和更改，高性能必然是大速压；另一是发动机引起的振动，发动机不振动是不可能的，但如何在发动机振源不变情况下，传给飞机的振动最小，通过工作是可以做到的，发动机安装的结构动力学设计就是针对这个问题而开展的研究工作。"来稿日期：)**!.*1.!*万方数据作者简介：施荣明，男，博导，研究员4!+/*年生，

卷

!技术关键

如何在发动机振动不变的前提下，使其传给飞机的振动量最小，这就需要通过发动机传给飞机振动的发动机安装结构的结构动力学设计来解决这个问题。

）发动机安装是一个杆系结构"

以歼八飞机为例，它有两台发动机。

每台发动机在两个横截面上，共有五根支杆支撑和飞机结构相连，这就是所谓的“发动机安装结构”，简称为“发动机安装”

；

万方数据

增刊施荣明：发动机安装结构动力学设计!#全体参研人员共同努力，创造性地设计出与飞机实物基本为!：!的模拟试验段。在保证与真实飞机的动力特性基本一致的前提下，进行分析、试验研究。

!动载荷识别的研究与应用

要在试验段上施加模拟的动载荷，才能看出减振前后的对比与效果。而载荷又不能完全靠实测获得。因此，如何研究动载荷的载荷识别技术并加以实际应用，在本课题中走了一个全过程。

!"#在阻尼结构试验段的验证试验方面

"非线性响应分析与试验

在粘弹性阻尼减振和隔振设计中，主要研究了粘弹性阻尼材料的动力学性能、本构关系的描述方法、试验测试和参数拟合方法等；研究了粘弹性阻尼减振、隔振和配置方案、特性分析方法、非线性响应分析与试验以及减振的优化设计技术。

#试验件的模态分析与一致性评估

$发动机安装的有限元建模与分析工作

为研究发动机的减振问题，必须把发动机及发动机安装进行有限元离散化，才能进行分析和研究，而且，理论建模和实际试件的一致性评估与分析也是本课题的重要工作内容之一。!"!在全机建模分析与减振效果的仿真研究方面

发动机架、机体一体化有限元建模与分析%发动机、

为了了解在发动机安装处的减振对全机各处有什么作用，因此作为研究分析对象已不仅局限于发动机附近而是涉及到整架飞机。为此，必需开展整架飞机的结构动力学建模与分析工作，这是一项工作量巨大，要求很高的工作，它的有限元模型规模为：板、杆、梁元"!##节点、

共!$$组，%&’!个单元。

为下一步的全机仿真分析打下良好的基础。

后发动机、发动机架、机体一体化仿真研究&减振前、

按理应将减振构件装到飞机上，进行发动机地面开车实测其减振效果是最理想的，但真实的减振构件还有待于“十、五”进一步研制，“九、五”搞出的只是原理样机，与真实装机件尚有一定差别，但通过计算机仿真也能逼真地看到其减振的效果和作用。

通过计算机仿真证明，更换设计好的减振构件，可使飞机前设备舱的发动机减振载荷降低这就意味着能提高动强度寿命$效果是非常显著的。!()，*(倍，

!"$在结构动力学设计方法研究与软件包编制方面

’阻尼结构系统的优化设计

继“八、五”到“九、五”十年的努力，终于在以前的基础上，做到了结构动力学设计的三要素的全面设计，即!、结构的质量刚度阻尼的设计，可以做到按设定频率来设计出结构部"、#，

件，也能做到按设定的响应控制来设计出结构部件来，使飞机设计首次达到了动强度能进行主动设计的境界，这是振动界的科技人员奋斗了近三十年的结果，也是我们工作的理想目标之一。

(结构动力学设计分析软件包的提供

我们课题组不仅从理论上解决了结构动力学范畴内三要素，!、"、#的结构动力学优化设计问题，而是提供了一套能在各飞机设计所使用的结构动力学优化设计软件，它建立在微机

万方数据（+以及通用型分析软件,机）-./01.-等为基础的和-0操作环境下具有广泛的实用性，

&!应用力学学报第&,卷提供了一套设计的手段。

!取得进展与效果

!"#进展

!基于神经网络模型的动载荷识别研究与应用

在本课题研究中，根据结构动力学理论推导了在时域中用于神经网络算法自回归函数，相应建立了具有时延反馈的神经网络动载荷识别模型，数值仿真和试验件的验证试验表明，该神经网络模型用于动载荷识别时具有精度高、无累积误差，抗干扰能力强等优点，并适用于各种类型动载荷的识别，尤其对冲击载荷、炮击载荷的识别更具有独特的优势，在动态标定过程中要求信息量小，试验成本低，这是一种能在本课题工作中应用的动载荷识别方法，也是值得在工程中推广应用的一种新型动载荷识别方法；

"阻尼结构系统的减振优化设计

提出利用粘弹性阻尼隔振结构块进行机械设备的三向隔振的分析和设计方法，相应地提出含粘弹性阻尼材料结构的动力学分析方法和粘弹性阻尼减振的多目标动力学优化设计方法。

#"#$%&的研制成功

一种可进行设计的钢丝网状的减振构件，可以安装到发动机支杆系统中去，能双向受一定的静载荷，还能进行双向减振，而且减振效果比较明显（本课题研究中，在设备舱部位，减振前、后减振效果达到下降振动载荷&，这是一种带有创造性的工作，为本课题的研究成功，起’(）

到重要作用，也为下一阶段（十、五期间），制造飞机上的真实减振构件打下了坚实的基础。

$发动机的安装减振设计的半物理仿真与数字仿真研究成功

模拟样机与真正的装机件尚有一定的差别，但已经是实物构件了，所以称之谓半物理仿真。在模拟机样状态下，完成了全部试验内容，包括模态试验和减振前后的响应试验，并达到了预期的目的，数字仿真也完成了全部计算内容，工作是成功的。

!"$效果与应用

!)*)&a …… 此处隐藏：3614字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……