Овчинников Валерий Валерьевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой основ физики
г. Москва
Valery V. Ovchinnikov, Doctor of Technical Sciences, Professor, the Head of Physics Fundamentals Chair
Moscow
Петров Юрий Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технической механики и инженерной графики
г. Москва
Yuriy V. Petrov, Doctor of Technical Sciences, Professor, the Head of Technical Mechanics and Engineering Graphics Chair
Moscow
Анализ особенностей динамических свойств современного крупногабаритного самолета, обусловленных спецификой его компоновочной схемы, показывает, что слабодемпфированные колебания двигателей на упругих пилонах под крылом являются причиной ряда нежелательных явлений, в том числе интенсивного накопления усталостных повреждений узлов крепления двигателя к пилону, пилона к крылу, собственно в пилоне и крыле в месте установки двигателей. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что при определенной доработке конструкции узлов крепления двигателя к пилону появляется возможность использовать инерционные и гироскопические свойства двигателей для гашения данных колебаний. В этом случае на порядок и более возрастают коэффициенты демпфирования двигательных тонов, реализуется гироскопическая связанность упругих тонов колебаний. При рациональном выборе параметров дополнительных упругих и диссипативных связей в узлах крепления двигателей удается достаточно эффективно воздействовать на аэроупругие колебания крыла самолета и двигателей, что оказывает существенное влияние на прочностные характеристики элементов конструкции ЛА. Для исследования влияния и выбора рациональных упругодиссипативных параметров подвески двигателей самолета на пилонах под крылом разработана математическая модель аэроупругости (ММАУ) с учетом кинетического момента роторов двигателей и специальным образом сконструированных узлов крепления двигателей к пилонам. Для синтеза ММАУ самолета с работающими двигателями на пилонах используется хорошо зарекомендовавший себя метод заданных базовых форм. В качестве заданных форм рассматриваются формы собственных колебаний базовой конструкции самолета в пустоте. В данной работе гондола и ротор двигателя рассматриваются как абсолютно жесткие тела, упругостью узлов крепления ротора к гондоле пренебрегается. Пилон моделируется упругой балкой, а упругие и диссипативные свойства узлов крепления пилона к крылу и двигателя к пилону соответствующими упругодиссипативными связями. Предложены принципиальные схемы узлов крепления двигателя к пилону. Приводятся результаты исследования влияния предлагаемых доработок узлов крепления на нагруженность и интегральные прочностные характеристики основных конструктивных элементов динамической системы двигатель – пилон – крыло на примере самолета Ан-124. Доказана целесообразность практической реализации предлагаемых решений для снижения уровня усталостной повреждаемости элементов конструкции самолета.
A modern large-sized aircraft dynamic properties analysis, determined by the specificity of its layout scheme, demonstrates that the engines on under the wing elastic pylons lightly damped oscillations cause a number of undesirable phenomena, including intense accumulation of fatigue damage of the pylon-to-the-wing attachment, in fact in the area of engine installation in the pylon and the wing. The results of theoretical and experimental research show that with some engine attachment to the pylon structural modification it becomes possible to use the engines inertial and gyroscopic properties to absorb these oscillations. In this case, the motor tones damping coefficients increase by an order of magnitude or even more, so the gyroscopic coupling of elastic vibration tones is realized. With the rational choice of the additional parameters of elastic and dissipative bonds in the engine attachments it is possible to affect the aircraft wing and engines aero elastic vibrations effectively, which has a significant effect on the aircraft elements structural capabilities. A mathematical model of aero elasticity (MMAE) with respect to the kinetic moment of the engine rotors and specially designed units for attaching the engines to the pylons was developed in order to study the influence and the selection of rational elastic-dissipative parameters of the pylons-under-the-wing aircraft engine mounts. The method of predetermined basic forms is used for the aircraft with running engines on the pylons MMAE synthesis. The given forms are considered as the aircraft basic structure forms natural vibrations in the void. This work treats the engine nacelle and the rotor as absolutely rigid bodies, the elasticity of the rotor to the nacelle attachment is neglected. The pylon is modeled by an elastic beam, and the elastic and dissipative properties of the pylon-to-the-wing and the engine-to-the-pylon attachments are correspondingly by elastic-dissipative bonds. Schematic diagrams of the engine to the pylon attachments are proposed. The results of the study devoted to the influence of the proposed attachment points modifications on the load and integral strength characteristics of the main structural elements of the engine – pylon – wing dynamic system on the example of an An-124 aircraft are presented. The practical implementation of the proposed solutions aimed to reduce the level of fatigue damage to structural elements of the aircraft feasibility is proved.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.