[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

摘要

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。其包括将发动机离散为转子、轴承、内机匣、外机匣、安装节、吊挂和机翼系统，利用OTPA理论将各系统间连接等效成多路径隔振系统；建立航空发动机整机三维模型；对航空发动机整机三维模型中进行分析；在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；根据多种工况计算OTPA法的传递函数矩阵；通过振动路径的插入损失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等步骤。本发明优点：建立了完整的转子‑轴承‑机匣‑安装节‑吊挂—机翼动力学模型，能找到振动能量传递关键路径和分析每条振动传递路径上振动能量的贡献量。

主权项

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。