中介轴承-支承结构载荷及其对结构完整性影响

doi:10.7527/S1000-6893.2024.32061

固体力学与飞行器总体设计

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中介轴承-支承结构载荷及其对结构完整性影响

陈雪骑¹, 张作相¹, 王东¹^,²(), 马艳红¹, 洪杰¹^,³

^1. 北京航空航天大学航空发动机研究院，北京 102206
^2. 中国航空发动机集团沈阳发动机研究所，沈阳 110015
^3. 北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 102206

收稿日期:2025-04-01 修回日期:2025-04-27 接受日期:2025-05-26 出版日期:2026-01-15 发布日期:2025-06-03
通讯作者: 王东

Loading of intermediate bearing-support structure and its impact on structural integrity

Xueqi CHEN¹, Zuoxiang ZHANG¹, Dong WANG¹^,²(), Yanhong MA¹, Jie HONG¹^,³

^1. Research Institute of Aero-Engine，Beihang University，Beijing 102206，China
^2. Shenyang Engine Research Institute，Aero Engine Corporation of China，Shenyang 110015，China
^3. School of Energy and Power Engineering，Beihang University，Beijing 102206，China

Received:2025-04-01 Revised:2025-04-27 Accepted:2025-05-26 Online:2026-01-15 Published:2025-06-03
Contact: Dong WANG
Supported by:
National Science and Technology Major Project （J2022-Ⅳ-0004-0021, J2022-Ⅳ-0003-0020）

摘要/Abstract

摘要：

先进航空发动机中，往往采用带中介轴承的双转子支承方案以减少承力框架数目、降低整机重量。但是，中介轴承-支承结构系统具有典型非连续特征，工作时会受到双转子复杂运动状态影响，导致中介轴承-支承结构系统工作载荷环境恶劣多变，极易引发结构损伤。以中介轴承-支承结构系统为研究对象，分析了转子运动状态变化对轴承-支承结构系统载荷环境的影响，提出了面向结构完整性的轴承-支承结构设计要求。研究表明，不同转子运动状态下，轴承构件运动交互影响，使结构系统受到冲击激励、转子倍频激励、双转子转速组合频率激励、转子-保持架转速调制频率激励等复杂载荷激励作用，使支承结构约束特性偏离设计值直至发生失效，因此需要在结构设计中考虑不同转子运动状态影响，基于此对结构力学特性进行校核和优化设计。

关键词: 中介轴承-支承结构, 运动状态, 支点动载荷, 结构完整性, 航空发动机

Abstract:

In advanced aero-engines， a dual-rotor support scheme with an intermediate bearing is often employed to reduce the number of load-bearing frames and decrease the overall weight of the engine. However， the intermediate bearing-support structure system exhibits typical discontinuous characteristics and is influenced by the complex motion states of the dual rotors during operation， resulting in a harsh and variable load environment for the intermediate bearing-support structure system， which can easily lead to structural damage. Focusing on the intermediate bearing-support structure system， this study analyzes the impact of changes in rotor motion states on the load environment of the bearing-support structure system， and proposes design requirements for the bearing-support structure aimed at ensuring structural integrity. Research indicates that under different rotor motion states， the interactive effects of bearing component motions subject the structural system to complex load excitations such as impact excitation， rotor harmonic excitation， combined frequency excitation of dual-rotor speeds， and rotor-cage speed modulation frequency excitation. These excitations cause the constraint characteristics of the support structure to deviate from the design values until failure occurs. Therefore， it is necessary to consider the influence of different rotor motion states in the structural design， and to verify and optimize the mechanical characteristics of the structure based on these considerations.

Key words: intermediate bearing-support structure, motion state, dynamic load at support points, structural integrity, aero-engines

中图分类号:

陈雪骑, 张作相, 王东, 马艳红, 洪杰. 中介轴承-支承结构载荷及其对结构完整性影响[J]. 航空学报, 2026, 47(1): 232061.

Xueqi CHEN, Zuoxiang ZHANG, Dong WANG, Yanhong MA, Jie HONG. Loading of intermediate bearing-support structure and its impact on structural integrity[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2026, 47(1): 232061.

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参考文献 30

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