基于改进粒子群算法的直升机动力涡轮转子系统优化方法
收稿日期: 2023-02-24
修回日期: 2023-03-27
录用日期: 2023-05-10
网络出版日期: 2023-05-15
An optimization method for helicopter power turbine rotor system based on improved particle swarm optimization algorithm
Received date: 2023-02-24
Revised date: 2023-03-27
Accepted date: 2023-05-10
Online published: 2023-05-15
针对直升机动力涡轮转子变转速工作范围增大、临界转速难布局、转子弯曲模态振动控制困难的问题，提出一种基于改进粒子群算法的动力涡轮转子系统优化方法。采用有限元法，建立变转速涡轴发动机转子系统动力学模型，分析动力涡轮转子的动力学特性。基于改进粒子群优化算法，提出直升机动力涡轮转子系统的动力学优化设计目标，系统性地建立变转速动力涡轮转子系统优化设计流程。搭建了模拟转子实验系统，完成优化前后的对比测试实验。实验结果表明，优化方案下转子振动幅值相比原方案下降73.5%，能够实现的稳定变转速工作范围由77.5%~100%最高工作转速扩大为55%~100%最高工作转速，验证了所建立的动力学优化设计方法的有效性，为发动机动力涡轮转子系统设计提供了参考。
王四季 , 张羽薇 , 黄开明 , 吕彪 , 赵海凤 , 王虎 , 廖明夫 . 基于改进粒子群算法的直升机动力涡轮转子系统优化方法[J]. 航空学报, 2024 , 45(1) : 228608 -228608 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2023.28608
Targeting the problems of increasing variable speed working range， complex critical speed layout and difficult rotor vibration control of helicopter power turbine rotors， a rotor system optimization method of variable speed turboshaft engine based on Improved Particle Swarm Optimization （IPSO） algorithm is proposed. Firstly， by using the finite element method， the dynamic model for the rotor system of the variable speed turboshaft engine is established and the dynamic characteristics of the power turbine rotor are analyzed. Secondly， based on the IPSO， the dynamic optimization design objective of helicopter rotor system is proposed and the optimization design process of variable speed power turbine rotor system is systematically established. Finally， the simulation rotor experiment system is built to conduct the comparison test before and after optimization. The experimental results show that the rotor vibration amplitude decreases by 73.5% under the optimized scheme compared with the original scheme， and the working range of stable variable speed is increased from 77.5%-100% to 55%-100%， which verifies the effectiveness of the established dynamic optimization design method and provides a reference for the design of helicopter rotor systems.
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