航空发动机整机动力学研究进展与展望

吉飙奇

摘要：近年来，随着我国经济的不断飞速发展，科技投资力度的加大，我国航空科技也得到了很大的提高。特别是近年来，我国航空发动机也得到了长足的发展。本文就针对我国航空发动机整机动力学研究的进展进行综述分析，同时，就我国目前的航空发动机整机动力学研究提出自己的建议，并针对其未来发展提出自己的设想。

关键词：航空发动机  动力学  研究  展望

引言

科学技术在推动现代社会发展中具有非常重要的作用和意义，同样，科学技术也推动了我国航空发动机整机动力学的研究与发展。航空发动机作为飞机的动力装置，就像人类的心脏一样，对飞机而言具有非常重要的作用。航空发动机在我国军事应用中的地位也是非常重要的，因此，研究航空發动机整机动力学对我国的国防科技事业的发展都有极其重要的意义。

1航空发动机动力学分析研究现状与进展

1.1转子叶片振动研究现状

在研究航空发动机动力学分析中，我们常常会遇到发动机压气机转子叶片振动等相关问题。航空发动机压气机转子叶片振动中最常见的振动形式主要有两种，包括强迫振动和自激振动这两种形式。一般情况下，在研究航空发动机压气机转子叶片振动的科研活动里，目前研究表明，引起强迫振动和自激振动的激振力为周期性激振力，科学研究人员根据其振动的区别把这种周期性激振力划分为两种，包括机械和气动两种激振力。在目前我们研制飞机发动机的时候，通常会充分的考虑到机械和气动两种激振动带来的振动损坏，但是即便是已经针对这两种振动形式在设计的同时进行了充分的设计，以保证其避免了振动，然而目前的事实告诉我们，在国内和国外的一些航空的飞机事故仍会出现转子叶片的振动，这种振动的存在还导致了一些比较严重的飞机飞行事故。这些事故的存在说明了目前我们研究还不透彻，还有一些因素并没有考虑到。

1.2发动机机匣动力学研究现状

我们在进行航空发动机整机动力学分析的时候，针对发动机机匣的动力学研究与分析一直没有间断。航空发动机的机匣在发动机装置中发挥了重要的作用，其不但承受了来自发动机其它部件的惯性力载荷，同时还需要承受在运行中气体和温差产生的各种载荷。由于我们在设计发动机的时候，对发动机自身的重量有一定的要求，我们在设计发动机时，常常会把机匣的重量设计的比较低，通常我们在为机匣减重的设计中，会通过静强度的相关要求进行设计，但是仅仅能满足静强度的要求，往往会导致一些飞机发动机的其它问题，包括由机匣不能满足刚度要求而导致的一些振动等问题，这些问题的存在就是目前发动机机匣动力学研究的现状问题。

1.3航空发动机双转子动力学的研究进展

目前，我们所进行的航空发动机双转子系统动力学研究主要包含了三个方面的动力学研究，主要包括临界转速计算的研究、动平衡的研究、以及其耦合动力学的相关研究。目前，我们在进行转子系统临界转速的计算中，应用了很多的数学方法，比如矩阵迭代、能量法等方法。同时，研究人员还通过计算机对双转子进行稳态研究，研究发现反向旋转对稳态响应的影响比较小，从而确定了双转子系统反向旋转，在实际的应用中，反向旋转减小了机匣载荷，使飞机发动机的性能得到了一定的提高。

1.4航空发动机转子—滚动轴承系统动力学研究进展

一般情况下，我们在进行这一动力学研究的时候，通常会建立其非线性振动理论。分别进行了很多相关的实验，并通过实验验证了变刚度效应，同时还得到了转子系统动态行为的一些参数。根据目前的科学研究，滚动轴承径向间隙和表面波纹度对系统动力学和振动特性等有一些的影响。

1.5飞机机动飞行时的转子系统动力学研究进展

在现代飞机的飞行使用中，偶尔也会有坠机的事故出现，从出现问题的情况，可以发现飞机在正常的飞行中，往往会导致飞机发动机转子系统产生不正常的振动，从而改变了转子系统固有的一些振动特性。根据目前研究进展，我们在进行这方面的研究分析的时候，往往会考虑到飞机发动机转子上面因为飞机飞行而产生的载荷等因素。

2航空发动机整机动力学研究展望

现代航空飞机发动机整机动力学研究也呈现了其研究的多样性与复杂性，主要针对航空发动机整机动力学的研究进行展望：由于航空发动机整机动力学极具复杂性，因此在进行对其研究的时候，在不影响系统整体规律和特性的前提下，可以适当的进行建模研究，以及进行模型简化后再研究分析;由于动力学参数的影响也极为复杂，所以在进行系统建模分析的时候，可以对建模进行有限元分析，并适当的使建模更加的精细化;航空发动机整机动力学研究中，发动机转静碰摩动力学、发动机叶片减振、发动机滚动轴承动力学的研究还会进一步发展，同时，在进行研究分析的同时还必须要结合对现有故障的原因进行更加深刻的分析以及做好对新的故障的预测。

3结语

综上所述，航空发动机整机动力学研究是一项极为复杂的研究，同时，对航空发动机的研究对我国航空事业乃至航空军事的影响都很大，对提高飞机整体运行的安全性有非常重要的意义。

参考文献

[1]林左鸣，李克安，杨胜群.声波激振的微观机理探讨[J].南京航空航天大学学报.2010（06）

[2]宣海军，陆晓，洪伟荣，廖连芳.航空发动机机匣包容性研究综述[J].航空动力学报.2010（08）