考虑发动机转子陀螺效应的机翼颤振分析

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1、中图分类号：V215.3论文编号：102870115-S005学科分类号：080101硕士学位论文考虑发动机转子陀螺效应的机翼颤振分析研究生姓名沈超慧学科、专业一般力学与力学基础研究方向气动弹性力学指导教师赵永辉教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringFlutterAnalysisforaWingSystemincludingEngine’sGyroscopicEffectAThesisi

2、nGeneralandFundamentalMechanicsbyShenChaohuiAdvisedbyProf.ZhaoYonghuiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可

3、以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要现代大型运输机和民用客机多采用发动机翼吊式布局，且随着技术的进步，如大量复合材料的使用，现代大飞机越来越呈现出轻结构、大展弦比、大柔性等特点，这使得相应的气动弹性问题也越来越突出。在现代大飞机中，发动机重量占全机总重比例可达到10%左右，因此在系统颤振等气动弹性问题分析过程中，考虑发动机整体结构中涡轮等转子的陀螺效应的影响是极为必要的。本文针对一简化发动机-机翼模型，对系统进行有限元分析，计算

4、机翼与发动机的动势能，通过Matlab编制偶极子网格法程序计算机翼非定常气动力分布；根据Hamilton变分原理获得系统动力学方程；由最小状态近似法将频域气动力转化到时域中来，建立系统时域状态空间方程，由根轨迹法求得系统在不同发动机转速下的颤振特性。结果表明，在特定的连接刚度下，系统颤振速度随发动机转速的升高先逐渐减小，当超过某一转速值时，又逐渐升高。接下来，运用NASTRAN建立某复杂发动机-机翼系统有限元模型和气动模型，通过复模态分析方法获得系统Campell曲线，通过颤振求解序列SOL145获得系统在不同发动机转速情况下的颤振特性，得出了一些重要结论。关键词：颤振，偶极子网格

5、法，陀螺效应，最小状态近似法，p-k法本文得到国家自然科学基金（NO.11472128）资助，本文工作是在机械结构力学及控制国家重点实验室完成的。I考虑发动机转子陀螺效应的机翼颤振分析ABSTRACTLargetransportaircraftsandcivilaircraftstendtoadoptanUnder-the-Wingenginemountconfiguration.Alongwithdevelopmentofnewadvancedtechnologies,forinstance,compositematerialshavebeencomingintoapplicat

6、ionintheprocessofaircraftdesignduetoitsmanyinherenttraits,modernaircraftsarebecominglighterandmoreflexible,withlagerwingaspectratio.Asaresult,theaeroelasticitybecomeainevitableandcrucialproblemintheaerodynamicanalysis.Besides,ingeneral,aircraftenginemakesuproughlytenpercentageofthetotalweighto

7、ftheaircraft.Therefore,itisnecessarytoincludeenginerotor’sgyroscopiceffectformoreaccurateanalysiswhendealingwiththeaeroelasticproblem,especiallytheaircraftflutter.Inordertostudythegyroscopiceffectsoftheengineontheengine-wingsystem’sflut