某型航空发动机双转子系统动力学特性计算

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双盘转子系统动力特性分析及优化设计

双盘转子系统动力特性分析及优化设计摘要：本文使用动力学模型来研究双盘转子系统的动力特性，并介绍优化设计方法，帮助有关工程师在实际设计中进行更有效的调优。

一些实例用来说明由此可获得的优势。

关键词：双盘转子系统，动力特性，优化设计正文：双盘转子系统是一种重要的动力机械系统，主要应用于航空航天和军事等领域，其动力特性与性能质量直接关系到其外形、大小、耐久性以及节能等，因此被广泛的重视。

本文将探讨双盘转子系统动力特性分析和优化设计的基本原理，并使用现代优化算法对双盘系统进行有效优化设计。

该文开发了一套动力学模型，用以模拟双盘转子系统的稳易性、平衡性、采样性和动态特性等。

在双盘转子系统实际设计和优化过程中，应用了模式识别技术，用以提取双盘转子系统的关键特性参数，经过综合考虑和评价，提出了相应的优化设计策略，以期实现双盘转子系统的性能优化。

最后，本文将讨论研究成果，总结双盘转子系统的动力特性分析和优化设计方法的可行性，并展望未来的研究领域。

双盘转子系统的优化设计可以应用于航空航天、军事和其他领域，以提高运行的性能和效率。

优化设计的关键在于抓住系统动力特性的参数，并通过模式识别技术进行提取，然后使用现代优化算法来实现有效的参数调优。

一般而言，双盘转子系统的优化设计可以用于调整系统中的质量系数、外形尺寸和结构构型，以便提高系统的性能和效率。

例如，在轮毂及驱动轮的设计中，通过调整其齿数或者几何尺寸，可以使系统的磨损更少，提高寿命，减少能耗；在轴和轴承的设计中，可以使用高强度材料，以降低转子的质量；在涡轮叶片的设计中，可以综合考虑涡轮叶片的参数，以更好地实现低压损失性能。

此外，还可以根据系统动力特性，进行更加系统化的优化设计，以改善系统的可靠性、耐久性和动态特性。

总之，双盘转子系统优化设计既可以提高性能又可以改善动力特性，为有关工程师提供了更有效的调优方式，是实现节能减排的重要手段。

实施双盘转子系统优化设计的有效手段是采用现代优化算法，如遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法和免疫搜索算法等。

航空发动机双转子系统的振动特性分析

航空发动机双转子系统的振动特性分析宋雪峰【摘要】以某航空发动机双转子系统为研究对象,建盘考虑coriolis效应的双转子轴承系统的动力学模型,采用有限元法对双转子系统进行了模态分析和振型计算;分析不同转速比下转子系统的不平衡响应,发现不同转速比对转子的共振点影响极小,但是对振幅有一定的影响;研究转子的支承刚度对系统频率的影响,发现随着支承刚度的增加,转子的频率也会逐渐增大,但当刚度达到108以上时,频率变化甚小.研究结果为双转子系统的设计与计算提供理论参考.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】2页(P170-171)【关键词】双转子;振动特性;有限元【作者】宋雪峰【作者单位】黄石新兴管业有限公司,湖北黄石435005;北京工业大学电子信息与工程控制学院,北京100000【正文语种】中文【中图分类】O3220 引言由于发动机有着结构复杂、转速高，高低压转子之间存在转速差，同时也受到自身结构因素、支撑布局等方面因素的影响，这些因素直接影响了转子系统的动力特性，也是国内外专家学者研究的重点问题，Gunter［1］应用传递矩阵法对同向转子和反向转子系统的临界转速和不平衡响应进行了计算和分析；K Gupta［2］采用传递矩阵法计算分析了转子的临界转速，模态振型及转子间的相互激励；陈果［3］采用 Newmark-β 法和改进的 Newmark-β 法相结合的数值积分获取系统的非线性动力学响应；罗贵火［4］考虑中介轴承中的非线性因素建立了双转子系统动力学模型，通过数值分析和实验验证研究了反向旋转双转子系统的响应特性；白雪川［5］利用基础运动的航空发动机双转子模型试验台，研究了机动飞行对反向旋转双转子系统动力学特性的影响。

上述这些文献基本上都是基于传递矩阵法和数值分析来建立的求解方法，这使得具有复杂结构特征转子系统的临界转速在工程应用中受到限制。

本文以有限元理论为基础，建立某航空发动机双转子轴承系统的动力学模型，分析了双转子系统的模态特征，以及在不同激励下的响应问题，分析的结果对该类转子系统的设计和分析具有重要的参考价值。

转子系统瞬态热启动过程动力学特性研究

转子系统瞬态热启动过程动力学特性研究袁惠群;朱向哲;李东;闻邦椿【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2009(028)007【摘要】某型航空发动机在停车后的冷却过程中,其高压转子会产生较大的热弯曲.当再次启动时,高压转子产生较大的热振动,进而威胁到发动机的安全运行.采用流-热-固-动力学开放式半耦合系统,对停车后不同时刻的瞬态温度场对某航空发动机高压转子系统的瞬态热启动特性的影响进行了探讨并和试验值进行了比较.结果表明,高压转子的停车时间位于65min～90min时,其转子的最大振速超过了最大临界安全振速80mm/s,因此热启动时应当尽量避开这一时间段,或者在这一时间段冷运转后再启动减小热弯曲对瞬态振动的影响.计算结果为航空发动机高压转子系统的优化设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据.【总页数】5页(P33-37)【作者】袁惠群;朱向哲;李东;闻邦椿【作者单位】东北大学,机械工程与自动化学院,沈阳,110004;东北大学,理学院,沈阳,110004;东北大学,机械工程与自动化学院,沈阳,110004;东北大学,机械工程与自动化学院,沈阳,110004;东北大学,机械工程与自动化学院,沈阳,110004【正文语种】中文【中图分类】TB533.1【相关文献】1.转子系统瞬态过程的减幅特性及共振区迟滞特性 [J], 熊万里;闻邦椿2.有初弯非对称刚度转子系统等变速过程动力学特性研究 [J], 孙虎儿;苏飞;刘维雄3.多盘转子系统热启动过程中瞬态响应分析 [J], 贺威;袁惠群4.DG型多级泵平衡盘-转子系统启动过程的\r瞬态特性研究 [J], Hu Xingna5.基于传递矩阵法的涡轮泵转子系统瞬态动力学特性预测和分析 [J], 肖明杰;黄金平;李锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

航空发动机转子系统的动力学特性

航空发动机转子系统的动力学特性
宋雪萍;刘宇;刘元伟
【期刊名称】《大连交通大学学报》
【年(卷),期】2016(037)002
【摘要】以某航空发动机双转子为研究对象,采用有限元法建立了双转子轴承系统的动力学模型,建模分析过程中考虑了陀螺效应,为了更深入的了解和掌握双转子系统的振动特性,对双转子系统进行了模态分析和振型计算,并且分四个载荷步求解了转子系统的坎贝尔图,进而得到其临界转速;分析了支承刚度对系统临界转频的影响,发现随着支承刚度的增加,转子的临界转频也会逐渐增大,但当刚度达到108以上时,临界转频变化甚小;分析了内外转子的转速比对临界转频的影响,发现随着转速比的增加,反向转频会逐渐增大,而正向转频会逐渐降低.
【总页数】4页(P28-31)
【作者】宋雪萍;刘宇;刘元伟
【作者单位】大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028;大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028;大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028
【正文语种】中文
【相关文献】
1.含裂纹故障的航空发动机转子系统动力学特性分析 [J], 路振勇;侯磊;侯升亮;陈予恕;孙传宗
2.某型航空发动机双转子系统动力学特性计算 [J], 莫延彧;李全通;张斌;高星伟
3.机匣参数对双转子航空发动机整机动力学特性的影响分析 [J], 孟照国;王昊;秦海
勤;徐可君
4.航空发动机风扇转子试验器动力学特性研究 [J], 王晓峰;徐可君;秦海勤
5.考虑螺栓松脱特性的航空发动机转子动力学研究 [J], 张庆山;裴世源;洪军
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

俯冲拉起飞行条件下航空发动机整机动力学特性分析

俯冲拉起飞行条件下航空发动机整机动力学特性分析秦海勤;王昊;徐可君;张耀涛【摘要】以某航空发动机带机匣双转子试验器为参考,分别采用截锥壳元素法和Timoshenko梁理论对其机匣和双转子系统进行了有限元建模,得到了试验器的整机转子动力学有限元模型.研究了俯冲拉起飞行条件下机匣支承刚度、安装节支承刚度与机动载荷对双转子航空发动机整机动力学特性的影响.研究结果表明:机匣支承刚度与机动载荷对发动机产生转静子径向碰摩的影响较大,而安装节支承刚度对发动机产生转静子径向碰摩的影响相对较小;机匣测点振动随机匣支承刚度的减小而减小,随安装节支承刚度的减小而增大;机匣测点振动对俯冲拉起机动载荷变化不敏感.【期刊名称】《海军航空工程学院学报》【年(卷),期】2018(033)003【总页数】10页(P253-262)【关键词】航空发动机;整机振动;机动飞行;支承刚度【作者】秦海勤;王昊;徐可君;张耀涛【作者单位】海军航空大学青岛校区,山东青岛266041;青岛科技大学机电工程学院,山东青岛266061;海军航空大学青岛校区,山东青岛266041;海军航空大学青岛校区,山东青岛266041【正文语种】中文【中图分类】V231飞机机动飞行时，发动机转静子系统均会产生附加载荷，附加载荷的存在一定程度会使得发动机转子系统的振动特性发生改变，甚至引起振动失稳，导致等级事故。

飞行实践也一再表明，机动飞行时，飞机发生事故的概率明显增加。

而现代战争的发展对飞机的机动性提出了更高要求。

因此，为保证飞行安全，促进发动机振动实测、结构设计、安装方式的改进等，有必要进一步揭示俯冲拉起等机动飞行条件下航空发动机的整机动力学特性变化规律。

Geradin与Kill[1]是最早开展机动飞行对发动机动力学特性影响研究的学者之一，他们提出了一种考虑机动飞行对发动机动力学特性影响的分析方法。

White等[2]在飞行试验中观察了机动飞行对发动机转子工作的影响。

航空发动机双转子系统的模态分析

航空发动机双转子系统的模态分析
航空发动机双转子系统的模态分析
为了更好地了解和掌握发动机固有的振动特性,利用有限元分析ANSYS软件,对某型发动机双转子系统进行了固有频率及振型计算.通过改变轴承的刚度与原计算结果作对比,分析轴承刚度的改变对整个系统动力特性的影响.结合振动力学相关理论,对设计方案进行动力学评价.结果表明,该方法运算速度快,输入参数少,特征值、特征向量求解精度高.
作者：申苗唐驾时李克安梁翠香陈勇隋雪冰SHEN Miao TANG Jia-shi LI Ke-an LIANG Cui-xiang CHEN Yong SUI Xue-bing 作者单位：申苗,唐驾时,梁翠香,SHEN Miao,TANG Jia-shi,LIANG Cui-xiang(湖南大学,力学与航空航天学院,湖南,长沙,410082)
李克安,LI Ke-an(湖南理工学院,机械与电气工程系,湖南,岳阳,414000)
陈勇,隋雪冰,CHEN Yong,SUI Xue-bing(沈阳黎明航空发动机,集团,公司,辽宁,沈阳,110043)
刊名：兵工自动化ISTIC英文刊名：ORDNANCE INDUSTRY AUTOMATION 年，卷(期)：2010 29(2) 分类号：V23 N945.12 关键词：双转子有限元方法模态分析。

一款多功能通用双转子发动机性能计算方法

经验介绍
ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
＝
・一
（・一
（２５）
（２６）
２．２．２性能计算
一
个相对合理的热力循环模型的建立使得发
ｐ５｝５ｐ
动机各个阶段性能的计算成为可能。除了必不可
２模拟计算程序
２．１程序建立
模型建立之后程序的设计如下：将１．２节所模
瓴０ ¨ ０，６仉亭ｔ，０
Ｍｎ
拟的参数带人１．３节的式１ — ３４进行计算。得出主要
的总温、总压、油气比、速度和各种系数。２．２程序用途
少的发动机参数，有两个重要的变量，飞行高度和飞行马赫数，该程序正是对这两个变量进行操作，
得到不同高度和不同马赫数条件下的发动机参数，
７截面同理：
巧
此处举起飞阶段为例（可用推力见图２，耗油率见图
￡２量２０
ｔａＯ
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Ｐ
，ｘＰ７
（２９）
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（３０）
（３１）
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出口静压等于空气静压（假设气流完全膨胀）：
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反复迭代通过最大起飞推力和耗油率进行校核证

航空发动机转子系统的动态响应计算

航空发动机转子系统的动态响应计算张欢;陈予恕【摘要】The coupling nonlinear dynamic model of dual-rotor system was established by using finite element method,and then the critical speed of revolution and mode shape were calculated by using the software MAT-LAB.In addition,the unbalance responses of dual-rotor system were studied,and the vibration performances in different speeds of dual-rotor-casing systems were obtained.The research provides a theoretical basis for the de-sign of the dual-rotors system in engineering.%利用有限元方法建立了航空发动机双转子系统耦合非线性动力学模型，采用MATLAB计算了系统的临界转速和振型；研究了双转子结构的稳态不平衡响应，给出了双转子-机匣系统在不同转速下的运动规律，为工程中双转子系统的设计提供了一定的理论支持。

【期刊名称】《动力学与控制学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】8页(P36-43)【关键词】双转子系统;有限元法;临界转速;不平衡响应【作者】张欢;陈予恕【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001【正文语种】中文现代航空发动机的显著特点是高转速、高推重比，尤其对于中小型航空发动机，转子多为柔性转子，转子工作转速可能高于其一阶(或几阶)临界转速以上，而机匣的壁变薄，且结构大部分为回转壳体，转子和机匣之间相互耦合及相互影响日益加强，形成了复杂的结构动力特性，转子振动及整机振动问题十分突出．通常，航空发动机的转子通过滚动轴承支承在定子机匣上，而机匣支承在基础上，为了减少转子的振动以及调节转子的临界转速，在轴承与轴承座之间往往加有弹性支承和挤压油膜阻尼器，因此，它们之间的运动相互耦合、相互影响，从而在结构和动力学上构成了双转子－支承－机匣耦合系统［1－4］．目前对双转子临界转速的计算方法主要有两种:传递矩阵法和有限元法［5］．其中传递矩阵法特别适用于像转子这样的链式系统，但是在考虑支承系统等转子周围结构时分析较困难，且在求解高速大型转子动力学问题时，有可能出现数值不稳定现象．随着计算机技术的发展，有限元法被广泛用于转子动力学问题．随着研究的深入，转子的有限元模型也不断完善，在模型中逐渐包括转动惯量、陀螺力矩、轴向载荷、外阻内阻以及剪切变形的影响等因素［6］．有限元法在求解转子的临界转速、不平衡响应及稳定性等问题时不仅求解精度高，而且可以避免在传递矩阵法中可能出现的数值不稳定问题［7］．国内外学者在双转子系统的动力学特性计算方面做了大量工作．缪辉，王克明［5］等利用有限元软件ANSYS建立简易双转子系统的有限元模型，分别用QR阻尼法和同步响应法计算该双转子系统的临界转速以及振型．罗贵火、胡询［8－10］等人利用传递矩阵法研究了反向旋转双转子系统的临界转速、振型和不平衡响应并用实验验证了结果的正确性提出了两种反向旋转双转子系统的振动特性分析方法．申苗，唐驾时［11］等利用有限元软件对某型发动机双转子系统进行了固有频率及振型计算，并分析了轴承刚度对整个系统动力特性的影响．美国学者D．A．Glasgow等人应用模态综合法分析了双转子－轴承系统的临界转速和振型，并分析了模态综合法的精度和误差［12］．E．J．Gunter运用传递矩阵的方法计算了双转子系统的临界转速、振型和不平衡响应，分析了支承处加油膜阻尼对系统动力特性的影响［13］．张华彪等考虑机匣的影响建立双转子－机匣系统动力学模型，利用有限元方法进行了系统动特性的计算和考虑非线性因素的数值计算［114－15］．冯国全等人基于 MSC．NASTRAN 大型有限元分析软件平台，开发了反向旋转双转子系统振动特性分析求解序列，分别采用射线法和Campbell 图法对反向旋转双转子系统的动力学特性进行了研究［16］．莫延彧，李全通等以有限元法为基础，针对双转子航空发动机建立数学计算模型，对其动力学特性进行了理论计算［17］。

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ｒｔｒｙｔｍ，ｅｒｉａｒｔｅｐｅｏｅｏｒｉｃｅｅｏｅｉｅｔｅｔｒｏｅｐｅ．ｏｏｓｓｅｔｉｃｌｏａｅｄｏｎｔｌｉｒａｎｔｔｈｒｏ ’ｒｔｅｄｈｃｔｔｓｆｒｏｗｌｎｓａｌｗｈｈｏｒｏｓａｓｔ
Ｋｅｒｓ：ｕｂｅｒｔｒｙｓｅ；ｎａｉａｈａａｔｒｓｉＣｒｔｃｌｓｅｄ；ｙｗｏｄＤｏｌｏｏｓｓｔｍＤｙｍｃｌｃｒｃｅｉｔｃ；ｉｉａｐｅＵｎｂａａｅｒｓｎｅｌｎｃｅｐｏｓ
【ｂｔａｔＡｍｔｍｔｓａｕｉａｍｄｌｓｅｕ，ｍｅｉｅｔａｏｅｄｎｍｃｌＡｓｃ】ａｅａｃｃｌｌｏｌｏｅｉｓｔｐａｓｔｎｓｇｉｏｔｙａｉｒｈｉｃａｎｔｉａｈｖｉｎｆｈｔｔａ
ｔｒｏｔｅｏｂｅｒｔｒｓｓｍｏｔｅｅｏｅｇｎ，ｅｍｄｌｓａｕｅｉｅａｉｍｔａｈｖｅｎｕｅｆｈｕｌｏｏｓｙｔｈｒｎｉｅｔｏｅｉｃｌｌｄｕｎｔｒｈｉｔｔａｅｅｄｅｆａ－ｈｃａｔｓｇｈｔｅｃｈｂ
ｃａａｔｒｔｔｅｏｂ－ｏｏｓｓｓｍ．ａｅｎｔｅｒｎｅｔｘａｉｍｔ．ｃｏｄｎｔｅｅｒｃｈｒｃｅｉｉｏｈｕｌｒｔｒｙｔｂｓｓａｓｒｒｒｈｅｉＡｃｒｉｇ∞ ｈａｓｕ — ｓｃｆｄｅ－ｅｏｈｔｆｍａｉｔｃｒｌｔ
ｃｅｔａｉｒｔｓｙｔｍｏｈｅｏｅｇｎａｈｆｒｔａｋｃｉｃｏａｅｄｉ ’ｗｒｉｇｒｔｅｔｈｈｒｓｅｆｔａｔｔｓｏｏｓｅａｒ－ｎｉｅｈｔｅｓｒｎｒｉｒｔｓｅｉＳｏｋｎａｓｉｔａｔｅｐｌｎｔｏｔｓｅｄｒｇ，ｕｅｃｉｃｌｏａｅｄｉａａｆｏｅｏｋｎｔｅｐｅ，ｅｒｓｌｓｏｅａｔｅｐｅｎｅｂｔｈｒｉｔｅｓｅａｙｒｍｔｒｉｇｒａｅｄｔｕｗｄｔｔｈａｔｔａｒｔｐｓｒｗｆｈｗｏｔｓｈｅｔｈｈｄｓｎｏｔｉｆｘｂｅｒｔｅｏａｌＤｅｏｔｅｃｕｌｇｕｃｉｎｏｈｎｅｓａｔｅｉｇｉｅｄｕｌｅｉｈｓｅｉｌｏｏｉｒａｎｂｅｕｏｐｉｆｎｔｅｉｔｈｆｂａｎｔｏｂｅｇｆｌｒｓｓ．ｔｈｎｏｆｔｒｒｎｈ
ＭＯＹｎｖＬｕｎｔｎＺＡＧＢｎ，Ａｉｇｗｉａ — ｕ，Ｉａ —ｏｇ，ＨＮｉＧＯＸｎ－ｅ。Ｑ
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（Ｔｅ２ｎｔｔｅ９７３Ａｍ，ｕｉｇ５６１Ｃｉａｈ９Ｕｉｈ５０ｒｙＬｌｎ５０，ｈｎ），ａ６
【摘
要】针对双转子航空发动机的动力学特性问题展开研究，以传递矩阵法为基础，建立数学计
算模型，引用经实验验证的算法，结合某型航空发动机双转子的实际结构，对其动力学特性进行理论计算，对结果进行分析，出结论，得为航空发动机转子动力学特性的调整和发动机的故障诊断提供了一些
ｖｌａｅｈｅｕｔｈｗｏｅｃｎｌｓｎｈｃａｅｕｅｆｒｈｙａｃｌｈａｔｒｔｄｕｔｅｔａｉｔｄＴｅｒｓｌｓｏｓｍｏｃｕｉｓｉｈｃｎｂｓｄｏｅｄｎｍｉａｃｉｉａｊｓｎ．ｄｓｏｗｔａｃｒｅｓｃｍＴｅｃｎｌｉｓａｓｒｖｄｏｅｃｎｕｔｉｅｒｆｒｈｅｏ－ｇｎｓａｕｅｄａｎｓｓｅｒｕｔｎｉｈｏｃｕｏｏｏｉｅｓｍｏｓｌｔｏｙｏｅａｒ－ｎｉｅｉｒｉｏｅ．ｅｌｉｄ— ｓｎｌｐｓｎｈｔ－ｅｆｌｇｈＴｓ
第７期
２１年７月０１
文章编号：０１３９（００ — １７０１０ — ９７２１）７０１ — ３１
ห้องสมุดไป่ตู้
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕｆｃｕｅｎａｔｒｌｌ７
某型航空发动机双转子系统动力学特性计算
莫延或李全通张斌高星伟
（空军工程大学工程学院，安７０３）（９７３部队第２ ’ 西１０８５０９分队，良６５０）陆５６１
Ｄｙａｃｌｈａｔｒｔａｃｌｔｎｏｎｉｅ’ ｏｂｅｒｔｒｙｔｍｎｍｉａａｒｃｅｉｉｃｌｕａｉｆｅｇｎＳｄｕｌｏｏｓｓｓｅｃｓｃｏａ
理论参考。计算结果表明：该发动机转子在额定工作转速范围内存在一阶临界转速，临界转速远离５但－
作转速，说明柔性转子设计合理。双转子系统中由于中介轴承的耦合作用，一个转子的临界转速随另一
个转子转速的增加而增加。
关键词：双转子系统；动力学特性；转速；平衡响应临界不