[发明专利]预测飞行器的结构的动态性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预测飞行器的结构的动态性能的方法，该方法可以预测该结构的至少一部分由于飞行器的某些旋转装置如发动机、发电机等的转子引起的振动而承受的振动，以避免或减轻这些振动。

背景技术

在装有带转子的发动机(喷气推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机等)的飞行器上，发动机的旋转元件的任何不平衡都会产生振动，这些振动传递给发动机的外壳，并且在飞行器的结构中传播，直到机身。机身的随后振动损害乘客的舒适性，使飞行器的结构疲劳，并可能由于很难阅读飞行仪表而危及安全。

带转子的飞行器发动机一般包括一个或几个转子，每个转子包括一轴和一涡轮机和/或一压缩机的多个叶片或桨叶，所述轴被至少两个轴承引导转动，所述至少两个轴承一般为滚动轴承。每个轴承其中特别是包括轴承座和接受所述轴承座的轴承支座。该轴承支座可以是固定的，即固定安装在发动机的外壳上，或者组成该发动机的外壳的一部分，或者该轴承支座可以是转动的(两个同心轴之间的轴承的情况)。运行时，转子的振动至少部分地被传递给支撑该转子的每个轴承支座。在固定的轴承支座的情况下，轴承支座承受的振动直接传递给飞机的结构。

为了限制振动在旋转装置的转子与飞行器的结构之间的传递，已知在带有支撑所述转子的固定座的每个轴承的轴承座与轴承支座之间形成油膜或其它润滑流体膜。该膜在本文中称为减振膜，通常也称为“Squeeze FilmDamper”或SFD。当转子以及因此轴承径向移动时，减振膜被压缩在轴承座与轴承支座之间。压缩区中增加的流体压力在轴承座上施加反作用力，该反作用力有将轴承座带到中间位置的趋势。

因此，已知的减振膜有使传递给飞机的结构的振动被动缓冲的作用，但是不能达到消除这些振动。得到的减振作用尤其取决于转子的振动频率。发明者证实，该减振作用对高频降低，尤其是对大于20Hz的频率降低，对接近5Hz的频率，该减振作用也很小。

当得到的减振作用很小时，确切地说，对另外对应于飞机机身的共振模式的频率，也出现问题。在这种情况下，固定轴承支座承受的减振很小的振动可能在某些飞行条件下在机身中引起足以影响乘客的舒适性和安全性的强烈振动。例如在机身长度较大并且直径比较小的某些飞行器上，对大约5Hz的发动机的振动频率以及在对应于飞行速度大于350km/h(即大约190KCAS-“Knots Calibrated AirSpeed”)和大于6000m的高度的一定部分的飞行领域中观察到该问题。

由于SFD型减振膜的效果是不完善的，为了减小带转子的发动机引起的机身的振动，已经实施了一些主动控制的补充措施。如此，EP 1 375 343描述了一种装置，该装置可以通过响应相对机身对称的至少两个发动机承受的竖直和水平加速度来使飞行器的操纵机构动作。通过位于发动机上的加速度仪测量两个发动机的每一个承受的加速度，并借助测量的加速度和从飞行器的气动弹性模型预先建立的关系表计算用于定义操纵机构方向的控制命令。

这种装置可以进一步减小机身的振动。但是，它仍不足以保证乘客在大尺寸飞行器中的高度的安全水平和舒适水平，在这种飞行器中，在巡航阶段从5HZ就可以感到很大的振动，尤其是在湍流的情况下。

另外，还存在其它问题：

-目前为止，没有任何准确预测发动机或其它旋转装置在新型飞行器的机身上引起的振动频率和振动幅度的方法；这些振动在飞行器的试验飞行时在飞行器的任何修改变得复杂的阶段进行评价；

-因此，设计师不可能提前考虑适当的矫正方法，如果这些振动还存在，也仅是引起对飞行器的机身的结构进行极少的修改。

发明内容

本发明的目的在于通过提出一种可以以确定的方式预测旋转装置的至少一转子承受的振动对飞行器结的构特别是对飞行器的机身结构的影响的分析方法来克服这些缺点。