預測飛行器的結構的動態性能的方法技術

本發明專利技術涉及一種預測飛行器的結構的動態性能的方法，所述飛行器包括至少一旋轉裝置，該旋轉裝置包括至少一轉子（１１），該轉子（１１）被包括減振流體膜（２４）的至少一帶固定座的軸承（１７、１８）引導轉動，在該方法中：使用飛行器的結構總數字模型，該總數字模型包括每個旋轉裝置的基礎數字模型；建立每個減振膜的非線性數字模型（優選建立無空腔模型和有空腔模型）；將每個減振膜的模型納入到總模型中；至少在旋轉裝置的轉子上施加干擾；計算每個旋轉裝置的至少一轉子的振動頻率和在飛行器的結構的關鍵部分中引起的振動的相應頻率。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種，該方法可以預測該結構的 至少一部分由于飛行器的某些旋轉裝置如發動機、發電機等的轉子引起的振動而承受的振 動，以避免或減輕這些振動。
技術介紹
在裝有帶轉子的發動機(噴氣推進器、渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機等)的 飛行器上，發動機的旋轉元件的任何不平衡都會產生振動，這些振動傳遞給發動機的外殼， 并且在飛行器的結構中傳播，直到機身。機身的隨后振動損害乘客的舒適性，使飛行器的結 構疲勞，并可能由于很難閱讀飛行儀表而危及安全。帶轉子的飛行器發動機一般包括一個或幾個轉子，每個轉子包括一軸和一渦輪機 和/或一壓縮機的多個葉片或槳葉，所述軸被至少兩個軸承引導轉動，所述至少兩個軸承 一般為滾動軸承。每個軸承其中特別是包括軸承座和接受所述軸承座的軸承支座。該軸承 支座可以是固定的，即固定安裝在發動機的外殼上，或者組成該發動機的外殼的一部分，或 者該軸承支座可以是轉動的(兩個同心軸之間的軸承的情況)。運行時，轉子的振動至少部 分地被傳遞給支撐該轉子的每個軸承支座。在固定的軸承支座的情況下，軸承支座承受的 振動直接傳遞給飛機的結構。為了限制振動在旋轉裝置的轉子與飛行器的結構之間的傳遞，已知在帶有支撐所 述轉子的固定座的每個軸承的軸承座與軸承支座之間形成油膜或其它潤滑流體膜。該膜在 本文中稱為減振膜，通常也稱為“Squeeze FiImDamper”或SFD。當轉子以及因此軸承徑向 移動時，減振膜被壓縮在軸承座與軸承支座之間。壓縮區中增加的流體壓力在軸承座上施 加反作用力，該反作用力有將軸承座帶到中間位置的趨勢。因此，已知的減振膜有使傳遞給飛機的結構的振動被動緩沖的作用，但是不能達 到消除這些振動。得到的減振作用尤其取決于轉子的振動頻率。專利技術者證實，該減振作用 對高頻降低，尤其是對大于20Hz的頻率降低，對接近5Hz的頻率，該減振作用也很小。當得到的減振作用很小時，確切地說，對另外對應于飛機機身的共振模式的頻率， 也出現問題。在這種情況下，固定軸承支座承受的減振很小的振動可能在某些飛行條件下 在機身中引起足以影響乘客的舒適性和安全性的強烈振動。例如在機身長度較大并且直 徑比較小的某些飛行器上，對大約5Hz的發動機的振動頻率以及在對應于飛行速度大于 350km/h(即大約 190KCAS- "Knots Calibrated AirSpeed”)和大于 6000m 的高度的一定 部分的飛行領域中觀察到該問題。由于SFD型減振膜的效果是不完善的，為了減小帶轉子的發動機引起的機身的振 動，已經實施了一些主動控制的補充措施。如此，EP 1 375 343描述了一種裝置，該裝置可 以通過響應相對機身對稱的至少兩個發動機承受的豎直和水平加速度來使飛行器的操縱 機構動作。通過位于發動機上的加速度儀測量兩個發動機的每一個承受的加速度，并借助 測量的加速度和從飛行器的氣動彈性模型預先建立的關系表計算用于定義操縱機構方向的控制命令。這種裝置可以進一步減小機身的振動。但是，它仍不足以保證乘客在大尺寸飛行 器中的高度的安全水平和舒適水平，在這種飛行器中，在巡航階段從5HZ就可以感到很大 的振動，尤其是在湍流的情況下。另外，還存在其它問題-目前為止，沒有任何準確預測發動機或其它旋轉裝置在新型飛行器的機身上引 起的振動頻率和振動幅度的方法；這些振動在飛行器的試驗飛行時在飛行器的任何修改變 得復雜的階段進行評價；-因此，設計師不可能提前考慮適當的矯正方法，如果這些振動還存在，也僅是引 起對飛行器的機身的結構進行極少的修改。
技術實現思路
本專利技術的目的在于通過提出一種可以以確定的方式預測旋轉裝置的至少一轉子 承受的振動對飛行器結的構特別是對飛行器的機身結構的影響的分析方法來克服這些缺點ο為此，本專利技術涉及一種，所述飛行器包括至 少一稱為按尺寸調整的(dimensiormant)旋轉裝置的旋轉裝置，希望評價該旋轉裝置對 飛行器的結構的稱為關鍵部分的至少一部分——尤其是機身——的影響，每個按尺寸調整 旋轉裝置包括一個或幾個轉子，其中至少一轉子被稱為帶固定座的軸承(palier achasie fixe)的至少一軸承引導轉動，該帶固定座的軸承包括固定軸承支座、嵌在所述軸承支座中 的互補的軸承座、和密封在所述軸承座與軸承支座之間的稱為減振膜的流體膜。根據該方 法，使用稱為總模型的飛行器的結構的數字模型，該總模型對每個按尺寸調整的旋轉裝置 包括所述按尺寸調整的旋轉裝置的稱為基礎模型的數字模型，該基礎模型能夠根據所述轉 子的旋轉速度和轉子承受的干擾至少提供所述按尺寸調整的旋轉裝置的轉子的振動頻率。根據本專利技術的方法的特征在于-對每個帶固定座的軸承，產生所述軸承的減振膜的非線性數字模型；-對每個按尺寸調整的旋轉裝置，將按尺寸調整的旋轉裝置的每個帶固定座的軸 承的減振膜的模型納入到所述按尺寸調整的旋轉裝置的基礎模型中，以便在總模型中形成 所述按尺寸調整的旋轉裝置的稱為有膜模型的數字模型；-在總模型中，將干擾施加給至少一按尺寸調整的旋轉裝置的至少一轉子；-借助總模型，計算每個按尺寸調整的旋轉裝置的至少一轉子的振動頻率和在飛 行器的結構的關鍵部分中引起的相應振動頻率，以便減緩或避免所述引起的振動。上述干擾可以包括按尺寸調整的旋轉裝置的每個轉子的陀螺效應和不平衡的代 表性干擾。要注意的是，這些干擾可以施加在所述按尺寸調整的旋轉裝置的基礎模型上 (即在減振膜模型納入總模型前)，或優選施加在所述裝置的有膜模型上。換句話說，可以 在一個或另一順序中執行上面的第二段和第三段定義的步驟。本專利技術延伸到儲存在信息載體上的計算機程序，所述機算機程序包括一些指令， 這些指令可以在該機算機程序在信息系統中裝載和執行時實施根據本專利技術的方法。本專利技術 還涉及一種信息系統，該信息系統包括用于實施根據本專利技術的方法的部件。因此，本專利技術首先在于考慮減振膜對飛行器的結構面對某些旋轉裝置的轉子承受 的干擾的動態響應的影響。實際上，專利技術者觀察到，這些減振膜顯著地改善對旋轉裝置的振 動頻率的響應，并因此改善對飛行器的結構中引起的振動頻率，特別是對低頻率。選擇地和有利地，根據本專利技術的方法還具有以下特征中的一個或幾個。使用的總模型和每個按尺寸調整的旋轉模型的基礎模型初始時都是有限元模 型。建立的每個減振膜模型初始時都是矩陣模型或有限元模型，或狀態空間(espace d'etats)。有利地，將這些模型中的每一個轉換為狀態空間，然后在如此轉換的總模型中形 成每個按尺寸調整的旋轉模型的有膜模型。如前面解釋的，對每個按尺寸調整的旋轉裝置，使用能夠根據所述轉子的旋轉速 度至少提供所述按尺寸調整的旋轉裝置的轉子的振動頻率的基礎模型。優選地，使用還能 夠提供該轉子的振動幅度的基礎模型。優選地，使用能夠根據所述裝置的每個轉子的旋轉 速度提供按尺寸調整的旋轉裝置的每個轉子的振動頻率和振動幅度的基礎模型。有利地，根據按尺寸調整的旋轉裝置的至少一轉子的旋轉速度，確定賦予所述按 尺寸調整的旋轉裝置或如有必要飛行器的結構的至少一參數以一值，以避免在飛行器的結 構的關鍵部分中引起的振動頻率與所述關鍵部分的本身模式不符合。優選地，根據所述按 尺寸調整的旋轉裝置的至少一轉子的旋轉速度，確定賦予所述減振膜的或相應的軸承的至 少本文檔來自技高網...

【技術保護點】
預測飛行器的結構的動態性能的方法，所述飛行器包括至少一稱為按尺寸調整的旋轉裝置的旋轉裝置，希望評價所述旋轉裝置對所述飛行器的結構的稱為關健部分的至少一部分的影響，每個按尺寸調整的旋轉裝置包括一個或幾個轉子，其中至少一轉子（１１）被稱為帶固定座的軸承的至少一軸承（１７、１８）引導轉動，所述帶固定座的軸承包括固定軸承支座（２３）、嵌在所述軸承支座中的互補的軸承座（２２）、和密封在所述軸承座與所述軸承支座之間的稱為減振膜的流體膜（２４），在該方法中，使用稱為總模型的所述飛行器的結構的數字模型（１００），所述總模型對每個按尺寸調整的旋轉裝置包括所述按尺寸調整的旋轉裝置的稱為基礎模型的數字模型，所述基礎模型能夠根據所述轉子（１１）的旋轉速度（Ｎ１）和所述轉子承受的干擾至少提供所述按尺寸調整的旋轉裝置的轉子（１１）的振動頻率，該方法的特征在于：－對每個帶固定座的軸承（１７、１８），產生所述軸承的減振膜（２４）的非線性數字模型（１０４）；－對每個按尺寸調整的旋轉裝置，將按尺寸調整的旋轉裝置的每個帶固定座的軸承的減振膜的模型（１０４）納入（１０５）到所述按尺寸調整的旋轉裝置的基礎模型中，以便在所述總模型中形成所述按尺寸調整的旋轉裝置的稱為有膜模型的數字模型；－在所述總模型中，將干擾（１０６）施加（１０７）給至少一按尺寸調整的旋轉裝置的至少一轉子；－借助所述總模型，計算每個按尺寸調整的旋轉裝置的至少一轉子的振動頻率和在所述飛行器的結構的關鍵部分中引起的相應振動頻率，以便減緩或避免所述引起的振動。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·斯凱利，
申請(專利權)人：空中客車運營公司，
類型：發明
國別省市：FR