[发明专利]基于OTPA法和实物建模的航空发动机振动传递路径分析方法

权利要求书

1.一种基于OTPA法和实物建模的发动机整机振动传递路径分析方法，其特征在于：所述的发动机整机振动传递路径分析方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)根据民用大涵道比涡扇发动机的结构特征，将航空发动机离散为转子系统、轴承系统、内机匣系统、外机匣系统、安装节系统、吊挂系统和机翼系统，然后利用OTPA理论将上述各系统之间的连接等效成包括振源、多路振动传递路径和接受端的多路径隔振系统；其中转子系统、轴承系统、内机匣系统和外机匣系统构成轴承隔振子系统；内机匣系统、外机匣系统，安装节系统和吊挂系统构成安装节隔振子系统；安装节系统、吊挂系统和机翼系统构成吊挂隔振子系统；

2)建立包括转子系统、轴承系统、机匣系统、安装节系统和吊挂系统在内的航空发动机整机三维模型；

3)对上述航空发动机整机三维模型中的转子系统、轴承系统在内的航空发动机转子进行转子动力学分析，对吊挂系统、机匣系统在内的航空发动机静子进行模态分析，得到航空发动机的临界转速、固有振型与固有频率；参照实际航空发动机的振动特性对安装节系统进行分析，得到航空发动机前安装节和后安装节的刚度，航空发动机的临界转速、固有振型、固有频率和刚度为航空发动机的固有特性；将上述得到的航空发动机的固有特性值作为输入参数输入到上述OTPA多路径隔振系统中；

4)在航空发动机整机三维模型中各隔振子系统的不同部位施加相同激励，计算不同部位接受端的响应，将该响应作为OPTA隔振系统的输出，以补充OTPA法的传递函数矩阵；

5)由轴承隔振子系统、安装节隔振子系统和吊挂隔振子系统共同组成基于OTPA多路径隔振系统的整机振动模型，然后将转子振动激励作为OTPA多路径隔振系统的输入，以与飞机机翼连接点的响应作为OTPA多路径隔振系统的输出，根据多种工况计算OTPA法的传递函数矩阵；

6)定义隔振子系统中振动路径的插入损失为通过振动路径的插入损失来判断各振动传递路径对于航空发动机整机振动的贡献量情况，其中：为拆除第i条振动路径后隔振子系统的接受端的速度响应；为拆除第i条振动路径前隔振子系统的接受端的速度响应。

2.根据权利要求1所述的发动机整机振动传递路径分析方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的转子系统是航空发动机的振源，转子系统通过轴承系统将振动载荷传递到内机匣系统和外机匣系统上，再通过安装节系统传递到吊挂系统，最后传递至机翼系统；转子系统是振源，轴承系统、内机匣系统和外机匣系统、安装节系统、吊挂系统是振动载荷传递的通道，机翼系统是振动载荷传递的接受端。

3.根据权利要求1所述的发动机整机振动传递路径分析方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的转子系统通过轴承系统与内机匣系统和外机匣系统耦合连接，轴承系统包括三个轴承，轴承通过轴承支撑与机匣连接；在轴承隔振子系统中，转子系统为振源；轴承系统以刚度和阻尼的形式体现其振动传递固有特性；内机匣系统和外机匣系统为接受端；安装节系统包括前安装节、后安装节和推力连杆，前安装节有三个连接接头将外机匣系统与吊挂系统连接，后安装节也有三个连接接头将内机匣系统与吊挂系统连接，两个推力连杆用于机匣系统和吊挂系统之间载荷的传递；在安装节隔振子系统中，内机匣系统和外机匣系统为振源；安装节系统以刚度和阻尼的形式体现其振动传递固有特性；吊挂系统为接受端，采用超静定连接形式，通过上撑杆、后支柱和两个主接头与机翼系统连接；在吊挂隔振子系统中，安装节系统中的各连接接头为振源；吊挂系统以刚度和阻尼的形式体现其振动传递固有特性；机翼系统中的上撑杆、后支柱和主接头与飞机机翼连接点为接受端。

4.根据权利要求1所述的发动机整机振动传递路径分析方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的转子系统包括整流锥、风扇、转动轴和涡轮；轴承系统包括风扇轴承、风扇轴承支撑、中介轴承、中介轴承支撑、转子轴承、转子轴承支撑；机匣系统包括外机匣和内机匣，外机匣包括进气机匣、风扇机匣、中介机匣、外涵后机匣；内机匣包括内涵机匣，后机匣，中介机匣支撑；安装节系统包括前安装节、后安装节和推力杆；其中安装节包括三个前安装节接头，后安装节包括三个后安装节接头，推力杆左右各一；吊挂系统包括吊挂盒、上撑杆、后支柱和两个主接头，上撑杆、后支柱和两个主接头与飞机机翼连接。