Page 122 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 38 卷第 9 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 9
2025 年 9 月 Journal of Vibration Engineering Sept. 2025

飞 机 吊 架 集 中 质 量 -弯 曲 梁 模 型 与 振 动 特 性 分 析

孙艳坤 ， 王 丁 ， 寇力英 ， 徐文君 ， 李双宝 4
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（1. 中国民航大学航空工程学院，天津 300300； 2. 中国民航大学理学院，天津 300300；
3. 中国民航大学工程技术训练中心，天津 300300； 4. 中国民航大学科技创新研究院，天津 300300）

摘要：本文提出一种飞机吊架集中质量-弯曲梁模型，作为一种有效的模态降阶方法，用于吊架连续结构的振动特性分析。根
据吊架结构的周期性结构和实际工况下的受力特征，利用集中质量法将吊架结构简化为一个由 12 个质量单元和 11 段梁单元
串联而成的集中质量-弯曲梁模型，两个简支边界条件反映吊架-机翼前后吊点的真实约束。基于传递矩阵法建立了该模型的
传递方程及特征方程，运用参数灵敏度法对抗弯刚度不确定参数进行有效修正优化后，与有限元模型低阶固有频率对比，验
证了所建立的吊架集中质量-弯曲梁模型的有效性。在此基础上将发动机通过安装节与吊架-发动机前后吊点连接作为基础
激励，建立了发动机-吊架集中质量-弯曲梁耦合模型，应用传递矩阵法研究了该耦合模型的固有频率与吊架结构在发动机起
飞、巡航和空慢工况下的振动响应，获得不同工况、不同时刻下吊架结构质量单元振动包络线和代表性质量单元的振动响
应，并通过与有限元对比进一步验证了本文模型的有效性，研究结果为吊架结构的减振设计提供了理论支撑。
关键词： 飞机吊架；集中质量；弯曲梁；振动包络线；传递矩阵法
中图分类号：V214.3 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310034

Concentrated mass-bent beam model and vibration characteristics analysis
of aircraft pylon structure

3
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1
2
SUN Yankun ，WANG Ding ，KOU Liying ，XU Wenjun ，LI Shuangbao 4
（1.College of Aeronautical Engineering，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China；2.College of Science，Civil Aviation
University of China，Tianjin 300300，China；3.Engineering Technology Training Center，Civil Aviation University of China，
Tianjin 300300，China；4.Institute of Science and Technology Innovation，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China）
Abstract：In this paper，a new concentrated mass-bent beam model of aircraft pylon is proposed，which is an effective mode reduction
method for the analysis of vibration characteristics of continuous structures of pylon. Firstly，according to the periodic structure and the stress
characteristics of pylon structure under actual working conditions，pylon structure is simplified into a concentrated mass-bent beam model
which consists of 12 mass elements and 11 beam elements in series by using the concentrated mass method. The two simply supported boundary
conditions reflect the true constraints of pylon-wing front and rear lifting points. The transfer equation and characteristic equation of the model
are established based on the transfer matrix method. After using the parameter sensitivity method to correct and optimize the uncertain
parameters of bending stiffness，the effectiveness of pylon concentrated mass-bent beam model is verified by comparing with the lower order
natural frequencies of the finite element model. On this basis an engine is connected to the front and rear lifting points of pylon-engine through
the installation section as the basic excitation，and engine-pylon concentrated mass-bent beam coupled model is established. Transfer matrix
method is applied to study the natural frequency of the coupled model and the vibration response of pylon structure under the take-off，cruise
and flight idle conditions of the engine. The vibration envelope lines of pylon structure mass elements under different conditions and different
times and the vibration response of the representative mass element are obtained. In addition，the effectiveness of the new model is further
verified by comparing with the finite element method. The research results provide theoretical support for the vibration reduction design of the
pylon structure.
Keywords：aircraft pylon structure；concentrated mass；bent beam；vibration envelope line；transfer matrix method

吊架结构作为发动机与机翼连接的主结构，主 影响飞机的工作状态和使用性能，还会降低了飞机
要用于支承发动机，传递发动机的载荷。发动机的 的平稳性与安全性，振动产生的噪声会影响乘客的
振动经吊架结构传递至机身，强烈的振动不仅严重 乘机舒适性 。因此，研究飞机吊架结构振动特性具
[1]

收稿日期：2023-10-16；修订日期：2023-12-20
基金项目：国家自然科学基金资助项目（12172376）