航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)研究進(jìn)展與展望

吉飆奇

摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷飛速發(fā)展，科技投資力度的加大，我國航空科技也得到了很大的提高。特別是近年來，我國航空發(fā)動機(jī)也得到了長足的發(fā)展。本文就針對我國航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)研究的進(jìn)展進(jìn)行綜述分析，同時，就我國目前的航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)研究提出自己的建議，并針對其未來發(fā)展提出自己的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī) ?動力學(xué) ?研究 ?展望

引言

科學(xué)技術(shù)在推動現(xiàn)代社會發(fā)展中具有非常重要的作用和意義，同樣，科學(xué)技術(shù)也推動了我國航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)的研究與發(fā)展。航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的動力裝置，就像人類的心臟一樣，對飛機(jī)而言具有非常重要的作用。航空發(fā)動機(jī)在我國軍事應(yīng)用中的地位也是非常重要的，因此，研究航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)對我國的國防科技事業(yè)的發(fā)展都有極其重要的意義。

1航空發(fā)動機(jī)動力學(xué)分析研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

1.1轉(zhuǎn)子葉片振動研究現(xiàn)狀

在研究航空發(fā)動機(jī)動力學(xué)分析中，我們常常會遇到發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片振動等相關(guān)問題。航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片振動中最常見的振動形式主要有兩種，包括強(qiáng)迫振動和自激振動這兩種形式。一般情況下，在研究航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片振動的科研活動里，目前研究表明，引起強(qiáng)迫振動和自激振動的激振力為周期性激振力，科學(xué)研究人員根據(jù)其振動的區(qū)別把這種周期性激振力劃分為兩種，包括機(jī)械和氣動兩種激振力。在目前我們研制飛機(jī)發(fā)動機(jī)的時候，通常會充分的考慮到機(jī)械和氣動兩種激振動帶來的振動損壞，但是即便是已經(jīng)針對這兩種振動形式在設(shè)計的同時進(jìn)行了充分的設(shè)計，以保證其避免了振動，然而目前的事實告訴我們，在國內(nèi)和國外的一些航空的飛機(jī)事故仍會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片的振動，這種振動的存在還導(dǎo)致了一些比較嚴(yán)重的飛機(jī)飛行事故。這些事故的存在說明了目前我們研究還不透徹，還有一些因素并沒有考慮到。

1.2發(fā)動機(jī)機(jī)匣動力學(xué)研究現(xiàn)狀

我們在進(jìn)行航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)分析的時候，針對發(fā)動機(jī)機(jī)匣的動力學(xué)研究與分析一直沒有間斷。航空發(fā)動機(jī)的機(jī)匣在發(fā)動機(jī)裝置中發(fā)揮了重要的作用，其不但承受了來自發(fā)動機(jī)其它部件的慣性力載荷，同時還需要承受在運行中氣體和溫差產(chǎn)生的各種載荷。由于我們在設(shè)計發(fā)動機(jī)的時候，對發(fā)動機(jī)自身的重量有一定的要求，我們在設(shè)計發(fā)動機(jī)時，常常會把機(jī)匣的重量設(shè)計的比較低，通常我們在為機(jī)匣減重的設(shè)計中，會通過靜強(qiáng)度的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計，但是僅僅能滿足靜強(qiáng)度的要求，往往會導(dǎo)致一些飛機(jī)發(fā)動機(jī)的其它問題，包括由機(jī)匣不能滿足剛度要求而導(dǎo)致的一些振動等問題，這些問題的存在就是目前發(fā)動機(jī)機(jī)匣動力學(xué)研究的現(xiàn)狀問題。

1.3航空發(fā)動機(jī)雙轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究進(jìn)展

目前，我們所進(jìn)行的航空發(fā)動機(jī)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)研究主要包含了三個方面的動力學(xué)研究，主要包括臨界轉(zhuǎn)速計算的研究、動平衡的研究、以及其耦合動力學(xué)的相關(guān)研究。目前，我們在進(jìn)行轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的計算中，應(yīng)用了很多的數(shù)學(xué)方法，比如矩陣迭代、能量法等方法。同時，研究人員還通過計算機(jī)對雙轉(zhuǎn)子進(jìn)行穩(wěn)態(tài)研究，研究發(fā)現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)對穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響比較小，從而確定了雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)反向旋轉(zhuǎn)，在實際的應(yīng)用中，反向旋轉(zhuǎn)減小了機(jī)匣載荷，使飛機(jī)發(fā)動機(jī)的性能得到了一定的提高。

1.4航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子—滾動軸承系統(tǒng)動力學(xué)研究進(jìn)展

一般情況下，我們在進(jìn)行這一動力學(xué)研究的時候，通常會建立其非線性振動理論。分別進(jìn)行了很多相關(guān)的實驗，并通過實驗驗證了變剛度效應(yīng)，同時還得到了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)行為的一些參數(shù)。根據(jù)目前的科學(xué)研究，滾動軸承徑向間隙和表面波紋度對系統(tǒng)動力學(xué)和振動特性等有一些的影響。

1.5飛機(jī)機(jī)動飛行時的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)研究進(jìn)展

在現(xiàn)代飛機(jī)的飛行使用中，偶爾也會有墜機(jī)的事故出現(xiàn)，從出現(xiàn)問題的情況，可以發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在正常的飛行中，往往會導(dǎo)致飛機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生不正常的振動，從而改變了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有的一些振動特性。根據(jù)目前研究進(jìn)展，我們在進(jìn)行這方面的研究分析的時候，往往會考慮到飛機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子上面因為飛機(jī)飛行而產(chǎn)生的載荷等因素。

2航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)研究展望

現(xiàn)代航空飛機(jī)發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)研究也呈現(xiàn)了其研究的多樣性與復(fù)雜性，主要針對航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)的研究進(jìn)行展望：由于航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)極具復(fù)雜性，因此在進(jìn)行對其研究的時候，在不影響系統(tǒng)整體規(guī)律和特性的前提下，可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行建模研究，以及進(jìn)行模型簡化后再研究分析;由于動力學(xué)參數(shù)的影響也極為復(fù)雜，所以在進(jìn)行系統(tǒng)建模分析的時候，可以對建模進(jìn)行有限元分析，并適當(dāng)?shù)氖菇８拥木?xì)化;航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)研究中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)靜碰摩動力學(xué)、發(fā)動機(jī)葉片減振、發(fā)動機(jī)滾動軸承動力學(xué)的研究還會進(jìn)一步發(fā)展，同時，在進(jìn)行研究分析的同時還必須要結(jié)合對現(xiàn)有故障的原因進(jìn)行更加深刻的分析以及做好對新的故障的預(yù)測。

3結(jié)語

綜上所述，航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)研究是一項極為復(fù)雜的研究，同時，對航空發(fā)動機(jī)的研究對我國航空事業(yè)乃至航空軍事的影響都很大，對提高飛機(jī)整體運行的安全性有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]林左鳴，李克安，楊勝群.聲波激振的微觀機(jī)理探討[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報.2010（06）

[2]宣海軍，陸曉，洪偉榮，廖連芳.航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣包容性研究綜述[J].航空動力學(xué)報.2010（08）