Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Исследование влияния инерционных и гироскопических свойств работающих двигателей на прочностные характеристики динамической двигатель – пилон - крыло

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-3-63-72

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

В. В. Овчинников
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Россия

Овчинников Валерий Валерьевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой основ физики

г. Москва



Ю. В. Петров
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Россия

Петров Юрий Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технической механики и инженерной графики

г. Москва 



Список литературы

1. Овчинников В.В., Петров Ю.В. Численные методы исследования аэроупругости летательных аппаратов: монография. М.: ИД Академии имени Н.Е. Жуковского, 2017. 160 с.

2. Fujino M., Oyama H., Omotani H. Flutter characteristics of an over-the-wing engine mount business-jet configuration // 44th AiAA/ASME/ASCE/AHS Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. AIAA 2003-1942, 2003. Pp. 1–12. DOI: 10.2514/6.2003-1942

3. Waitz S., Hennings H. The aeroelastic impact of engine thrust and gyroscopics on aircraft flutter instabilities // International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics. IFASD-2015. Russia, Saint Petersburg, 2015. Pp. 1–15.

4. Skelly J., Laporte A. Engine pylon for aircraft. Patent US. No. US20110204179A1, 25.08.2011. 7 р.

5. Wang L. Aeroelastic modeling and analysis of the wing/engine system of a large aircraft / L. Wang, Z. Wan, Q. Wu, Ch. Yang // Procedia Engineering. 2012. Vol. 31. Pp. 879–885. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.01.1116

6. Liu D. Primary modeling and analysis of wing based on aeroelastic optimization / D. Liu, Z. Wan, Ch. Yang, T. Yang // AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. AIAA 2010-2719, 2010. 15 p. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2010-2719

7. Barys M., Zalewski R. Analysis of inertial amplification mechanism with smart springdamper for attenuation of beam vibrations [Электронный ресурс] // MATEC Web of Conferences: Machine Modelling and Simulations. 2018. Vol. 157. 03002. 9 pp. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201815703002 (дата обращения 01.02.2020).

8. Kumar G., Walter E., Jack S. Vibration damping aircraft engine attachment. Patent US. No. US5065959A, 19.11.1991. 8 p.

9. Haber O. Vibration damping pylon. Patent US. No. US20060060713A1, 23.03.2006. 9 p.

10. Вибрации в технике: справочник в 6-ти т. Т. 6. Защита от вибрации и ударов / Под ред. К.В. Фролова М.: Машиностроение, 1981. 456 с.

11. Серов М.В., Аверьянов Г.М., Александрова С.Г. Опыт применения теории колебаний к практическим вопросам применения инерционных динамических гасителей колебаний // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. Т. 3, № 1 (15). С. 118–124.

12. He H., Xie X., Wang W. Vibration control of tower structure with multiple cardan gyroscope // Shock and Vibration. 2017. Vol. 2017. Article ID 3548360. 11 pp. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/3548360

13. Nashif A.D., Jones D.I.G., Henderson J.P. Vibration Damping. John Wiley & Sons, 1985. 480 p.

14. De Silva C.W. Vibration Damping, Control, and Design. 1st ed. CRC Press, 2007. 634 p.

15. Ünker F., Çuvalci O. Vibration control of a column using a gyroscope // Procedia - Social and Behavioral Sciences. Vol. 195. Pp. 2306–2315. 3 July 2015. DOI: 10.1016/j.sbspro.2015.06.182

16. William P.R. Theoretical and computational aeroelasticity. 1st edition. Crest Publishing, 2011. 347 p.

17. Чернышев С.Л. Тенденции развития вычислительной механики для прочностного проектирования конструкций ЛА / С.Л. Чернышев, М.Ч. Зиченков, Ф.З. Ишмуратов, В.В. Чедрик // Чебышевский сборник. 2017. Т. 18, № 3 (63). С. 488–505. DOI: 10.22405/2226-8383-2017-18-3-488-505

18. Парафесь С.Г., Смыслов В.И. Проектирование конструкции и САУ БПЛА с учетом аэроупругости. Постановка и методы решения задачи. М.: Изд-во «Техносфера», 2018. 182 с.

19. Гарифуллин М.Ф. Числительные методы в расчетных и экспериментальных исследованиях нестационарных явлений аэроупругости. Кн. 1: Численные методы в расчетных исследованиях. М.: Наука, 2016. 350 с.

20. Wright J.R., Cooper J.E. Introduction to aircraft aeroelasticity and loads. 2nd ed. John Wiley & Sons, 2015. 574 p.


Для цитирования:


Овчинников В.В., Петров Ю.В. Исследование влияния инерционных и гироскопических свойств работающих двигателей на прочностные характеристики динамической двигатель – пилон - крыло. Научный вестник МГТУ ГА. 2020;23(3):63-72. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-3-63-72

For citation:


Ovchinnikov V.V., Petrov Y.V. Study of running engines inertial and gyroscopic properties influence on the dynamic system engine – pylon – wing structural capabilities. Civil Aviation High Technologies. 2020;23(3):63-72. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2020-23-3-63-72

Просмотров: 37


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)