[发明专利]一种考虑发动机动态特性的气动弹性分析方法

说明书

本发明属于飞机气动弹性分析技术领域，涉及一种考虑发动机动态特性的气动弹性分析方法。步骤一，提取发动机参考点；步骤二，根据提取的发动机参考点位置以及发动机的动力特性建立如下矩阵：发动机推力刚度修正矩阵其中j为发动机编号，F为发动机参考点位置的推力矢量，M为发动机推力引起的力矩矢量；陀螺力矩阻尼修正矩阵其中，Ω为发动机参考点位置的角速度，Θ为发动机参考点位置的转角矢量；步骤三，根据步骤二中建立的修正矩阵，修正不考虑发动机动态特性下的气动弹性运动方程，ΔM^*＝Φ^TΔMΦ，ΔD^*＝Φ^TΔDΦ，ΔK^*＝Φ^TΔKΦ，其中，ΔM^*为质量修正矩阵，Φ为模态矩阵；步骤四，根据修正后的气动弹性运动方程，计算气动弹性稳定性或动响应。

技术领域

本发明属于飞机气动弹性分析技术领域，涉及一种考虑发动机动态特性的气动弹性分析方法。

背景技术

越来越多的现代飞机为了提高燃油效率，降低噪声排放，以及环境和能源方面的考虑，都安装了大涵道比发动机。大直径旋转叶片对该类型飞机的动力学特性影响需要进行研究。传统的计算方法对大旋转质量发动机相关的动态特性对弹性飞机的影响，对发动机和弹性机翼结构耦合引起的结构振动问题，以及陀螺效应均没有在气动弹性分析中进行考虑。目前国内也没有考虑这些影响因素的气动弹性分析方法。

发明内容

本发明的目的：提出考虑发动机推力和陀螺力矩影响的一种气动弹性分析方法。

本发明的技术方案：一种考虑发动机动态特性的气动弹性分析方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

步骤一，提取发动机参考点；

步骤二，根据提取的发动机参考点位置以及发动机的动力特性建立如下矩阵：

发动机推力刚度修正矩阵

其中j为发动机编号，F为发动机参考点位置的推力矢量，M为发动机推力引起的力矩矢量；

陀螺力矩阻尼修正矩阵

其中，Ω为发动机参考点位置的角速度，Θ为发动机参考点位置的转角矢量；

步骤三，根据步骤二中建立的修正矩阵，修正不考虑发动机动态特性下的气动弹性运动方程，

ΔM^*＝Φ^TΔMΦ，ΔD^*＝Φ^TΔDΦ，ΔK^*＝Φ^TΔKΦ

其中，ΔM^*为质量修正矩阵，Φ为模态矩阵；

步骤四，根据修正后的气动弹性运动方程，计算气动弹性稳定性或动响应。

优选地，如果发动机存在俯仰角β，则生成如下转换矩阵，并生成刚度修正矩阵或阻尼修正矩阵

然后执行上述的步骤三和四。

优选地，通过发动机参考点确定气动弹性运动方程矩阵中发动机所在位置，发动机参考点为发动机重心处，或者发动机推力的加载点。

本发明的有益效果：提出了一种考虑发动机推力和陀螺力矩影响的气动弹性分析方法。可以在带发动机飞机的动力仿真模型中考虑发动机推力和陀螺效应的影响，从而有助于提高全机的气动弹性分析精度，更好的指导气动弹性设计。分析方法操作简便，有较高的工程应用价值。

附图说明

图1为飞机有限元模型示意图；