Page 123 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 9 期 孙艳坤，等：飞机吊架集中质量-弯曲梁模型与振动特性分析 2053

有重要的意义。 式梁式结构及超静定式结构 [18] 。
建立合理有效的吊架结构动力学模型是研究飞 本文以某型号飞机吊架实际结构为原型，通过
机吊架结构设计的重要基础。BAKLANOV 等 [2-4] 提 查阅目标飞机结构设计手册 [19] ，在吊架实际结构尺
出了发动机-吊架-机身多耦合模型，估算发动机振动 寸和形状基础上，考虑吊架在工作状态下的受力特
引起的舱内噪声。许飞等 [5] 建立了发动机安装节-吊 征，对吊架实际结构进行测量，并建立了等比例吊架
架-机翼模型，用于分析发动机硬安装和软安装时安 结构三维模型。
装节结构的隔振效果。闫鹏嗣等 [6] 建立了变阻尼、 选取的飞机吊架结构采用盒式梁式结构，吊架
变刚度的发动机-吊架-机翼动力学系统，分析了变阻 结构由依次从左到右排列的 10 块肋板、前上部梁、
尼、变刚度对系统振动传递率的影响。上述研究均 后上部梁、下部梁和 1 号肋板前侧的锥体组成。位
简单地将吊架结构整体作为一个集中质量考虑，利 于 1 号肋板前侧的锥体前端和 3 号肋板的下侧突出
用解析法分析发动机-吊架-机身耦合系统的振动特 结构分别为吊架-发动机前后吊点。位于 4 号肋板
性， 忽 略 了 吊 架 结 构 不 同 部 位 的 振 动 变 化 及 关 联 与 10 号肋板上侧的突出结构分别为吊架-机翼前后
性。也有学者应用有限元分析方法将吊架结构的连 吊点，并且通过螺栓连接方向的不同对吊架结构进
续系统离散化，来分析吊架结构动力学。GILIOLI 等 [7] 行固定。吊架具体结构如图 1 所示。

建立了一个非线性的发动机吊架结构有限元模型，

分析该模型的静态和动态动力学行为。陈熠等 [8] 建
立了吊架-机翼-机身全机动力学有限元模型，分析了
发动机振动载荷经吊架结构至机身的传递特性。宋
波涛等 [9] 建立了吊架结构等效模型，分析了吊架结
构在起飞、巡航、空慢工况下的减振效果。利用有
限元分析方法可以有效地解决吊架连续结构的动力
学问题，但必须建立其整体动力学模型，网格划分越
细涉及的吊架结构自由度数目越多，计算量越大。
传递矩阵法将连续周期性结构分解成若干易于
用矩阵形式表达力学特征的子结构，建立子结构状
态矢量传递模型，实现整个结构的求解,具有无需建
(a) 吊架结构实物图
立系统整体动力学方程、建模灵活、计算量小等特 (a) Physical drawing of pylon structure
点，已被广泛应用于实际工程计算中 [10-11] 。文献 [12-16]
应用传递矩阵法解决弹性支承梁、框架结构、板、薄
壁结构和拱桥的静力学和动力学问题。HORNER 等 [17]
利用 Riccati 传递矩阵法解决了边值问题，提高了传
递矩阵法的数值稳定性。
由于吊架结构具有显著的周期性结构特征，本
文利用集中质量法建立了吊架集中质量-弯曲梁模
型，基于传递矩阵法建立了该模型的传递方程。基
于吊架结构有限元模型分析，运用参数灵敏度方法
(b) 吊架结构设计图
对 吊 架 集 中 质 量-弯 曲 梁 模 型 的 参 数 进 行 修 正 优 (b) Design drawing of pylon structure
化。在此基础上，建立了发动机-吊架集中质量-弯曲 吊架-机翼
后吊点
梁耦合模型，应用传递矩阵法研究耦合模型的固有 吊架-机翼 后上部梁
前吊点
10
特性及吊架结构在起飞、巡航、空慢三种工况下的 8 9
前上部梁 6 7
振动响应，为吊架结构减振设计提供理论支撑。 4 5

3
锥体 2
1
下部梁
1 吊 架 集 中 质 量 -弯 曲 梁 模 型 吊架-发动机
后吊点
吊架-发动机
前吊点

1.1 吊架结构 (c) 等比例吊架结构三维模型
(c) Equal proportion 3D model of pylon structure

吊架结构一般是由铝、钛或钢结构组成的盒式 图 1 吊架结构
梁构成，按连接方式可以分为：阻力支柱式结构、盒 Fig. 1 Pylon structure