航空发动机外部管路的振动响应分析

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1、第41卷第2期2015年4月航空发动机Aeroen西neV01．41No．2Apr．2015航空发动机外部管路的振动响应分析康力1，洪杰1，徐雷2，赵凯2，张大义1(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2．中航工业贵州航空发动机研究所，贵阳561102)摘要：针对航空发动机外部管路的动力学设计需求，采用基于试车实测数据的振动响应求解方法，对典型管路的振动响应特性进行了计算分析。研究结果表明：在风扇机匣位置的管路主要承受转子不平衡和风扇气动激励，表现为典型的简谐激励特征，可采用谐响应分析方法求解其振动响应。低阶振型对管路的动态特性起决定作用，振动能量输入

2、导管结构后，响应输出方向可能发生变化。在燃烧室及尾喷口位置的管路主要承受来自于燃烧室火焰脉动和气动噪声激励，表现为典型的随机激励特征，可采用动力学谱密度方法求解其振动响应，得到功率谱密度响应曲线及具有一定置信度的位移分布和应力分布。关键词：振动响应；外部管路；振动环境；功率谱密度；谐响应分析；动力学谱分析；航空发动机中图分类号：V231．92文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnkl．aeroen91ne．2015．02．011V_brationRespOnseAnalysis0fAeroengineE)(temalPipe¨nesKANGLil，HoNGJiel

3、，xuLei2，zHAoKai2，zHANGDa—yil(1．schoolofEnergyandPowerEng陋eering，Beihangun：iversity，Be蜀ing100191，China；2．AVIcGuizhouEn百neDesi伊andResearchImdtute，Guiyang561102，C王1ina)Abst隐ct：InordertosatisfydynaIIlicdesignrequirementsofaemen舀neextemalpipelines，thecomputationalanalysisofvibrationresponsecham

4、cteristicsofsometypicalpipelineswereconductedbasedonvibrationresponses01vingmethodofrealtestdata．Theresultsshowtllattheprimaryextemalloadsfor山epipelinesinstalledonthefancasingandhighpressurecompressorcasingaresonsofhamonicexcitation；theha那onicsolvingmethodisraisedtoobtaintlledynaIIlicrespo

5、nse；thedynamicpmpertyofthepipelinesaredefinedbylowlevelvibrationmode；tlledirectionoftheresponsemaybechangedwhentllevibmtionalenergyisimponedtothestmctureofthepipelines．WhiletheprimaryextemalloadsforthepipelinesinstaⅡedonthecombustioncasingandoudetaresortsofmndomexcitation．Thepowerspectmlan

6、alysisisusedtopredictthemndomdynamicalresponse，togetthepowerspectmldensityresponsecunreandthedisplacementandstr℃ssdistributionwithacenaindegreeofconfidence．Keywords：vibrationresponse；extemalpipelines；vibmtionenvimnment；powerspectraldensi锣；ha珊onicanalysis；powerspectmm趴alysis；aemengine0引言长期以

7、来，由振动引起的航空发动机外部管路失效一直是影响发动机可靠性的重要问题之一【”。如某涡喷发动机定型试飞时发生油管破裂，造成2级事故；配装某涡扇发动机的飞机返回时发现加油管破裂，此外还发生多起管路与卡箍以及管路与管接头的振动故障【2】。因此，研究发动机外部管路的振动响应特征具有重要意义。罗明泽p等利用有限元方法对某一管路进行模态分析计算，找到了其发生泄漏的原因，并采取措施解决了共振问题；贾志刚【4】等用有限元方法分析了影响管路固有频率的主要结构参数；侯文松圈等利用有限元方法研究分析了材料、直径、油液等因素对管路固有频