Zawieszenie wibroizolacyjne tłokowego silnika lotniczego

• Autorzy: Jeż M.

Warianty tytułu

EN

Vibroisolating supension of piston aeroplane engine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W rozprawie przedstawiono badania w zakresie statyki i dynamiki bryły sztywnej oraz możliwości zmniejszenia drgań tłokowego silnika lotniczego przy zastosowaniu metod wibroizolacji pasywnej i aktywnej. Przykładowym obiektem badanym jest silnik tłokowy Franklin-4, zawieszony na samolocie półakrobacyjnym Koliber. Wybór tematu wynika z potrzeb polskiego przemysłu lotniczego. Tak zdefiniowany cel badań wymagał postępowania eksperymentalnego, analitycznego i symulacyjnego, co określiło zawartość rozprawy. Przedstawiono i poddano krytyce stan wiedzy w czterech dziedzinach: konstrukcji i badań zawieszeń, wibroizolacji aktywnej, badań numerycznych drgań nieliniowych i badań chaosu. Wyniki eksperymentalne kilku wariantów zawieszenia dotyczą zachowania dynamicznego silników na hamowni oraz na samolocie podczas prób lotniskowych. Rozważono statycznie niewyznaczalne, nieliniowe zawieszenie bryły silnika. Obliczono parametry deformacji zawieszenia oraz energię jego odkształcenia. Zdefiniowano uproszczony model dynamiczny zawieszenia w płaszczyźnie wymuszenia. Wartości skuteczne przyspieszenia otrzymane drogą symulacji dynamicznej uzgodniono z wynikami pomiarów tych samych wielkości fizycznych na samolocie. Wykonano obliczenia krzywych rezonansu nieliniowego metodami asymptomatycznymi i skonfrontowano je z krzywymi uzyskanymi metodą symulacji dynamicznej. Symulacja modeli dynamicznych pod wpływem wymuszeń standardowych pozwoliła wyznaczyć zależności reakcji modelu od jego własnych parametrów oraz od wartości wymuszenia. Zaobserwowano granice utraty stateczności oraz zachowania chaotyczne przy dużych podatnościach zawieszenia i bardzo małych częstościach wymuszenia. Następnie model wibroizolacji pasywnej poddano symulacyjnym wymuszeniom poliharmonicznym, w ustalonych i nieustalonych stanach pracy. Wykazano większą efektywność modelu wibroizolacji semi-aktywnej, w którym częstości własne przestrajają się, nadążając za widmem wymuszeń. Rozpoznano również schemat wibroizolacji aktywnej, w którym wymuszeniom zdeterminowanym i losowym przeciwstawiają się sygnały proporcjonalne do prędkości lub przyśpieszenia w pętli sprzężenia zwrotnego. Rozprawa zawiera krytyczną ocenę przydatności stosowanych dotychczas metod badawczych; modyfikuje je i rozwija. Konfrontując wyniki badań uzyskanych tymi metodami można wiarygodnie wyznaczyć specyficzne właściwości badanego obiektu. Wynikają stąd wnioski konstrukcyjne służące udoskonaleniu napędu samolotu lekkich.

EN

In this dissertation the possibility of reducing the vibrations of aeroplane piston engine by the way of passive and active vibroisolation is studied. Scope of the dissertation is the behaviour of suspended rigid body subjected to determined excitations. Exemplary research object is the boxer engine Franklin-4 driving acrobatic plane Koliber. Experimental, analytic and numerical simulation methods were applied. The state of knowledge is presented in four domains: engine mounting design and evaluation, active vibroisolation, numerical investigation of non-linear oscillations and chaos symptoms identification. Experiments of two comparable engines tested at bench-stand and measurment results of several suspension versions operated on the plane are described. Registered signals were processed to obtain response curves in the domains of time, probalility and frequency. The static equilibrium of engine body suspended with non-linear, progressive springs was investigated. calculated for six operational states aeroplane. Dynamical model in the excitation plane was defined and its dynamical charactersitics were experimentally identified. Dynamical simulation results (body acceleration RMS values) were harmonised with those measurmed during aeroplane tests. Non-linear resonance curves were calculated with the help of asymptonic methods and checked up by dynamical simulation approach. Dynamical behaviour examinations were caried out with numerical simulation. Standard excitations: haromonic, step and white noise were first applied. The limits of stability and some chaos phenomena were discovered beyond aeroplane's operational range. Passive vibroisolation scheme was tested under multi-harmonic, simulating inputs in stable as well as unstable states of engine operation. The advantages of semi-active, "adapting" suspension (where natural frequencies spectrum is automatically tuned up to follow the excitation spectrum) in comparison with the passive ones were demnostrated. The active suspension scheme, where determined and stochastic excitations are counteracted by closed-loop velocity or displacement signals, was successfully considered. The disertation made possible critical evaluation of applied and elaborated methods. The results comparison allows to define their scope of application to discover specific properties of examined technical object and to formulate directions for the design enhancements.

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 1 (156)
• Strony: 70--70
• Opis fizyczny: ., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jeż M.