机动飞行条件下航空发动机转子动力学特性分析

【类型】学位论文

【作者】杨蛟 

【关键词】 机动飞行 涡轮增压器 双转子实验台 动力学特性

【摘要】机动飞行是航空飞行器的一个显著特点，对于安装在运动基础上的航空发动机转子系统，动力学响应往往表现出和固定于地面上的转子系统很多不同的特征。本文以典型的无人机用航空发动机转子系统为研究对象，使用数值方法和实验方法，对机动飞行条件下的航空发动机转子系统的动力学特性进行了分析。主要工作包括：1.对基础运动条件下的转子动力学、涡轮增压器、航空发动机双转子动力学、临界转速的研究现状进行了综述。2.针对带涡轮增压器的活塞式航空发动机，建立了无人机在水平盘旋运动条件下的涡轮增压器转子系统的动力学方程。利用Runge-Kutta法对方程进行数值求解，研究了不同涡轮增压器转速下无人机的水平盘旋运动对其转子系统动力学行为的影响。结果表明，由于无人机作水平盘旋运动，涡轮增压器转子的盘心轨迹发生了显著的变化，并且在不同的转速下转子的振动幅值也发生了不同程度的变化。3.针对航空转子，设计并制造了基础运动的航空发动机双转子模型实验台，此实验台能够模拟飞行器在机动飞行时的多种姿态运动，在此基础上研究基础运动对航空转子尤其是航空发动机双转子结构的影响规律。使用SAMCEF软件进行双转子临界转速的计算，指导双转子实验台的结构参数设计。4.针对双转子系统中高、低压转子不同转速，进行了高压转子和低压转子的临界转速的测试。利用基础运动航空发动机双转子实验台分别模拟飞行器的横滚运动、俯仰运动和偏航运动三种典型姿态运动，研究了三种基础运动方式对航空发动机双转子结构的动力学影响。总结了飞行器的俯仰、横滚、偏航等姿态运动对航空发动机转子系统动力学响应的影响规律。设计并制造的基础运动的航空发动机双转子模型实验台，对机动飞行条件下航空发动机转子动力学实验领域的研究工作具有重要意义。通过理论分析和实验规律的总结，能够有效地减少工程中真机实验所耗费的大量资源。本文的研究结果对航空发动机转子系统的理论和设计具有参考意义。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】天津大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】曹树谦

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