主动结构刚度设计法在CJ818飞机设计上的应用研究

在飞机结构设计过程中,相对于结构强度设计而言,结构刚度设计的指标通常不太明确,只是一些定性的指标,而结构刚度设计又在飞机设计过程中占有举足轻重的地位,它将关系到飞机研制的成功与否,直接影响到飞机研制的周期、费用和可靠性。主动结构刚度设计法的应用将有效地缩短研制周期、减少研制费用,提高飞机可靠性。从结构刚度设计的角度出发,分析了CJ818飞机结构刚度设计方面的问题和特点,讨论了以往被动的结构刚度设计理念和方法中存在的问题,以实际工程应用为出发点,提出了主动结构刚度设计的结构设计理念和设计方法,给出了大型客机主动结构刚度设计方案的分析过程。     

高速转子系统支承结构及力学特性设计方法

针对航空发动机高速转子系统支承结构及力学特性设计问题,开展支承结构约束特性（支点位置和支承刚度）对转子系统刚度及转子动力学特性的影响分析,建立转子支承结构约束特性与转子力学特性关联力学模型。通过对转子系统支承结构特征参数与刚度特性、振动特性等力学特性的关联性分析,定量描述了转子支承约束特征及轮盘惯性载荷对转子系统动力学特性的影响规律,在此基础上,提出了基于转子变形控制的支承约束特性与转子力学特性一体化设计方法。仿真计算结果表明:对于高速转子系统可以通过对支点位置及支承约束刚度的设计,调整转子弯曲变形和临界转速的分布特征,使其在通过或靠近弯曲振型临界转速的高转速工作状态下,具有足够的安全裕度。这种通过结构特征参数的变化,优化转子系统力学特性的方法,对航空发动机总体结构布局及动力学设计具有重要的工程参考价值。      

转子系统套齿结构动力学设计方法研究

对转子系统套齿结构进行了动力学分析,运用接触有限元方法建立了转子系统套齿结构的计算分析模型;研究了定位面间距、定位面配合紧度和接触面积等结构参数以及载荷对套齿结构连接刚度和接触状态的影响规律;在此基础上提出了套齿结构的动力学设计方法,包括连接刚度设计方法和接触状态设计方法;对某型发动机涡轮转子套齿结构进行了计算与分析,验证了所提出的套齿结构动力学设计方法的可行性。     

柔性转子动力学特性及支承结构安全性设计

叶片飞失极限状态下,航空发动机转子系统承受冲击载荷和大不平衡载荷,载荷通过转子结构传递到支承结构,对支承结构造成严重损伤。从安全性的角度看,需要对航空发动机轴承-支承结构在极限载荷下的承载能力进行有效的定量评估。提出一种新型缓冲阻尼支承结构,通过对支点刚度突降和高阻尼设计,实现在止推轴承支点处大幅降低横向冲击载荷的影响。建立考虑支承结构刚度突变和阻尼特性的转子系统动力学方程,并计算突加不平衡激励下,转子系统支点动载荷分布的变化规律。结果表明:通过优化设计支点刚度和阻尼参数,缓冲阻尼支承结构,能够有效降低突加不平衡激励下止推滚珠轴承的支点动载荷,提高支承结构的安全性。     

航空发动机承力系统抗变形能力评估

针对航空发动机承力系统的结构和力学特征,基于安全性设计要求,建立了整机承力系统抗变形能力的评估方法,分别从结构固有抗变形能力、稳态载荷下的抗变形能力以及瞬态冲击载荷下的抗变形能力3方面提出了当量刚度、间隙匹配系数、冲击放大系数3个评估参数.以典型高涵道比涡扇发动机承力系统为对象进行了抗变形能力评估.结果表明:以截面的等效刚度和承力系统最大等效刚度的比值作为结构当量刚度,以稳态载荷下整机系统各个截面的最小间隙与 最大间隙的比值作为间隙匹配系数和以瞬态冲击载荷与各个支点及安装节上支反力的最大峰值载荷的比值作为冲击放大系数,这3个参数均能较好地反映出整机承力结构的危险位置和极限载荷下的响应特征.最终的评估结果可以为承力系统结构方案设计和优化提供参考.      

CAD/CAE在飞机改型设计中的应用

结合某试验机承力密封框结构件的研制 ,开展先进CAD/CAE系统在飞机改型设计中的应用研究 ,其中包括 :简要介绍应用先进的CAD/CAE系统 ,进行承力密封框的三维数字化建模 ,包括建立三维结构模型和有限元分析模型 ;根据承力密封框的使用环境和设计要求 ,确定对其进行刚度和强度分析时所需的各种主要参数 ;应用CAE系统计算承力密封框的刚度和强度 ,分析计算结果。最后 ,总结了先进CAD/CAE系统在飞机改型设计中的应用效果     

冲击激励转子系统动力学响应及安全性设计

叶片丢失是高涵道比涡扇发动机适航认证的关键,是影响结构完整性和安全性的关键问题。针对叶片丢失产生的冲击载荷激励,开展了转子结构系统的动力响应机理和安全性设计方法研究,为发动机结构完整性设计提供支撑。建立了高速柔性悬臂转子系统动力学模型,考虑了刚度质量分布特征、载荷传递特征、转静件耦合特征。通过理论和试验,揭示了突加不平衡激励和超大不平衡转子受到持续的冲击碰摩作用过程中,转子振动响应和轴承支反力响应特征。结果表明,支承结构是影响系统存亡的关键环节。提出了提高整机系统安全性的变支承刚度设计方法,在保护轴承完整性、避免抱轴的同时,也降低了系统的振动响应。基于整机模型的叶片丢失全过程的算例仿真分析表明,该方法使支点所受峰值载荷降低了46%,验证了安全性设计策略的有效性。     

不同支承结构下同转/对转中介轴承的刚度特性

中介轴承是耦合双转子航空发动机的关键部件,为了探明中介支承结构特征、装配条件和发动机工况对中介轴承刚度特性的影响,建立了中介圆柱滚子轴承刚度特性分析模型。模型综合考虑了中介支承结构形式、轴承内外环相对旋转方向、内外环配合参数、内外环锁紧螺母拧紧力矩、轴承工作温度、发动机转速、径向载荷和弹性流体动力润滑等方面的影响,分析了某型机中介轴承的径向刚度随各参数的变化规律。结果表明,内外环配合参数和发动机工况对中介轴承的刚度影响较大,设计时应考虑刚度变化对转子系统动力学特性的影响;中介轴承刚度对锁紧螺母的拧紧力矩不敏感。另外,中介轴承刚度同中介支承结构形式及内外环的相对旋转方向密切相关,设计时应结合气动性能和结构动力学的要求合理选取,避免对发动机的可靠性造成不利影响。     

YMT—S1型三轴飞行模拟转台台体结构设计

本文介绍了YMT—S1型三轴飞行模拟转台台体的结构型式、总体布局和如何从设计上保证系统的性能。机械结构对系统特性影响较大的是机械刚度、传动间隙、摩擦力矩和转动惯量。特别是转台构件的机械刚度低、传动间隙大,会给系统带来严重的非线性,致使系统频率降低,稳定性变坏。为了解决上述问题,在对各部件受力分析的基础上,从设计、制造、装配调整等各方面采取了一些措施。使转台达到了设计要求。     

复合材料结构分析与优化设计程序系统COMPASS

概述复合材料因其优异的比强度、比刚度、抗疲劳特性和可设计性,成为下一代飞机重要的结构材料;它一般可使结构减重25％,通过设计剪裁利用其方向刚度与变形耦合效应,还可有效改善飞机的静气动弹性与颤振品质。复合材料的应用对飞机设计既提供了机遇,也提出了挑战。为此各国都相继开发了复合材料结构的设计剪裁程序如程序:TSO,FASTOP,MBB/LAGRANGE,ELFINI,OPTSYS,ARGON等,以实现技术的飞跃。复合材料前掠翼的气动弹性剪裁设计解决了发散问题就是这类技术成功应用的一个典型例子。复合材料结构分析与优化设计程序系统COMPASS是一个多学科的综合系统,它的研制成