用于飛機引擎底座的具有反饋和前饋控制的主動消振和振動隔離制造技術

本發明專利技術涉及一種引擎底座結構(300)，其具有附著于該引擎底座(30)的附近的主動振動機構(36)，用以防止引擎振動傳播到引擎安裝結構(32)(例如飛機的機翼或機身結構)中。附加地，傳感器(40/42)被設置在引擎(34)和/或機翼/機身結構(32)上，以便提供控制信號給所述主動振動機構(36)，從而使得主動振動機構(36)對所感測的數據作出反應，以便最小化從引擎(34)到機翼/機身(32)中的振動傳遞率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種在引擎底座中提供主動振動隔離以便防止飛機引擎的振動傳播到飛機的機翼和機身的設備和方法。
技術介紹
在飛機座艙內，由引擎旋轉的基頻產生音調噪聲(tonal noise)。在許多年內，這種噪聲的產生一直是一個問題。該音調噪聲由引擎旋轉部件中的殘余不平衡引起，例如低速和高速渦輪機、風扇葉片、壓縮機等等。盡管來自所述旋轉部件(包括軸和葉片)的不平衡由于制造方法的改進而在制造過程中被緊密地控制，但是由于操作的改變或者系統隨著時間的磨損，仍然會產生所述不平衡。因此，來自旋轉部件的顯著的“每轉一次”的振動就被引入到引擎操作當中。這些振動通過機翼和/或機身結構傳播，并且在機艙中產生令人討厭的低頻音調噪聲。這種音調噪聲通常是總體機艙噪聲級的主要成分。根據許多噪聲評估標準，如果存在顯著的音調噪聲，則對于總體噪聲級將有附加的懲罰。這些音調通常處于低頻范圍內。例如，用在中、大型商務飛機上的引擎通常具有低于IOOHz的低壓(LP)系統Ι/rev頻率和低于200Hz的高壓(HP)系統Ι/rev頻率。對于例如區域性的噴氣機之類的小型飛機來說，LP系統Ι/rev大約是IOOHz，而HP系統Ι/rev大約是300Hz。生理聲學分析表明，人們在暴露于低頻噪聲時容易感到疲勞，例如在長途飛行中長時間暴露于低頻噪聲時尤其如此。可以理解，這些音調振動不`可避免。在引擎制造過程中，旋轉部件被仔細地進行了平衡。然而在操作期間，所述平衡可能會發生變化，從而在結構中引入不平衡。隨著服役時間的系統磨損也可能會引入不平衡。由不平衡引起的振動通過引擎底座、機翼結構、機身結構傳播，并且最終激發機艙內部結構(比如配平板(trim panel))振動。該內部結構的振動將噪聲傳播到機艙內。通常來說，“軟”(也就是柔性的或減振的)引擎底座一直是最便宜且最有效的減小振動傳遞的方式。然而，對于大型商務飛機來說，引擎振動頻率可能低至45Hz，這意味著軟底座隔離器需要被設計成具有遠低于45Hz的共振頻率。這種“軟”底座設計導致在引擎加速時產生大的位移，這是不期望的并且是飛機艙制造商所希望避免的。另外，軟引擎底座的可靠性和耐久性也是一個問題，因為它們的可靠性和耐久性不如硬弓I擎底座。因此，在使用硬引擎底座的應用中仍然需要減小音調噪聲的產生。
技術實現思路
在本專利技術的一個實施例中，在引擎底座的附近附著有主動振動機構，從而根據引擎的安裝形式而防止引擎振動傳播到引擎底座結構(例如機翼或機身結構)中。在一個實施例中，該主動振動機構是附著到引擎底座附近(或嵌入其中)的結構的作動器，其用來注入反振動移動以便抵消由引擎產生的音調振動。在另一個實施例中，該主動振動機構是附著到引擎底座附近(或嵌入其中)的結構的作動器，其用來消散由引擎產生的音調振動的動能。在本專利技術的一個實施例中，振動傳感器被放置在引擎和/或機身和/或機翼結構上，以便監測引擎和引擎底座結構的振動性能。來自這些傳感器的數據連同引擎速度信號一起被用于確定所述旋轉部件和引擎(例如渦輪機軸等等)的瞬時基頻。然后，所確定的這些基頻被用于產生將被發送給所述作動器的反振動信號，所述作動器產生反振動移動或等效動能吸收器，以便按照需要抵消或者減輕所確定的基頻振動及其高階諧波。附圖說明在完全考慮了下面參照附圖示意性地闡述的本專利技術的說明性實施例之后，本專利技術的優點、特性和不同的附加特征將變得顯而易見，其中:圖1是硬引擎底座結構的圖示；圖2是圖1中所示的硬安裝引擎結構的傳遞能力的圖形表示；圖3是根據本專利技術的一個實施例的引擎底座結構的圖示；圖4是具有多種振動控制策略的、包括本專利技術的實施例的引擎底座的傳遞能力的圖形表示；圖5是本專利技術的一個實施例的控制系統的圖示；圖6是本專利技術的機身到引擎底座的圖示；以及圖7是本專利技術的機翼到引擎底座的圖示。具體實施例方式下面將參考附圖對本專利技術作進一步的詳細說明，所述附圖不以任何方式對本專利技術的范圍做出限制。圖1示出了通常所知的硬引擎底座，圖2所示的是該硬引擎底座的傳遞能力，由振動(dB)與頻率(Hz)的關系表示。圖3示出了根據本專利技術的一個實施例的具有主動元件的引擎底座300，而圖5示出了根據本專利技術的一個實施例的引擎底座，其包括用于該引擎底座的控制系統的圖示。圖4示出了多種引擎底座配置和方法的傳遞能力(振動與頻率的關系)。圖6和7分別示出根據本專利技術的實施例的引擎底座到機身和機翼的簡化圖。回到圖1，傳統的硬引擎底座結構100被表示為一個單自由度系統。將引擎14耦合到機翼12上(也可以是機身或其他結構)的引擎底座結構10由彈簧剛度為K的彈簧和粘滯阻尼系數為C的阻尼器。在引擎操作期間，引擎14相對于同樣具有振動和移動的機翼12振動并且移動。該系統的動力學等式由下列等式表示:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種引擎底座振動控制系統，包括：將引擎（34）耦合到引擎支撐結構（32）的至少一個引擎底座（30）；與引擎底座（30）并行放置的至少一個主動振動元件（36），所述至少一個主動振動元件（36）將引擎（34）耦合到引擎支撐結構（32），使得所述至少一個主動振動元件（36）在所述引擎（34）和所述引擎支撐結構（32）上提供制動力，所述至少一個主動振動元件（36）傳遞足以抵消和/或減輕引擎振動的力；安裝在所述引擎（34）上的至少一個振動傳感器（40）和安裝到所述引擎支撐結構（32）上的至少一個振動傳感器（42），用以檢測在所述引擎（34）和所述引擎支撐結構（32）的其中一個中的振動；以及控制器（38），其接收來自所述引擎上的所述振動傳感器（40）和所述引擎支撐結構（32）上的所述振動傳感器（42）的信號，并且基于所接收到的、來自所述振動傳感器（40，42）的所述信號來控制所述至少一個主動振動元件（36），其中所述控制器被配置成利用組合的反饋和前饋控制來調節控制參數，其中所述控制器利用組合的反饋和前饋控制并且其中所述控制器（38）被配置成利用組合的、來自安裝到所述引擎支撐結構（32）上的至少一個振動傳感器（42）的反饋數據和來自安裝在所述引擎（34）上的至少一個振動傳感器（40）的前饋數據來調節控制參數。...

【技術特征摘要】
2005.12.21 US 11/3124101.一種引擎底座振動控制系統，包括: 將引擎(34)耦合到引擎支撐結構(32)的至少一個引擎底座(30)； 與引擎底座(30)并行放置的至少一個主動振動元件(36)，所述至少一個主動振動元件(36)將引擎(34)耦合到引擎支撐結構(32)，使得所述至少一個主動振動元件(36)在所述引擎(34)和所述引擎支撐結構(32)上提供制動力，所述至少一個主動振動元件(36)傳遞足以抵消和/或減輕引擎振動的力； 安裝在所述引擎(34)上的至少一個振動傳感器(40)和安裝到所述引擎支撐結構(32)上的至少一個振動傳感器(42)，用以檢測在所述引擎(34)和所述引擎支撐結構(32)的其中一個中的振動；以及 控制器(38)，其接收來自所述引擎上的所述振動傳感器(40)和所述引擎支撐結構(32)上的所述振動傳感器(42)的信號，并且基于所接收到的、來自所述振動傳感器(40，42)的所述信號來控制所述至少一個主動振動元件(36)，其中所述控制器被配置成利用組合的反饋和前饋控制來調節控制參數， 其中所述控制器利用組合的反饋和前饋控制并且其中所述控制器(38)被配置成利用組合的、來自安裝到所述引擎支撐結構(32)上的至少一個振動傳感器(42)的反饋數據和來自安裝在所述引擎(34)上的至少一個振動傳感器(40)的前饋數據來調節控制參數。2.如權利要求1所述的引擎底座振動控制系統,其中所述至少一個主動振動元件(36)被嵌入在所述至少一個引擎底座(30)中。3.如權利要求1所述的引擎底座振動控制系統，還包括由所述控制器控制的多個所述主動振動元件(36 )。4.如...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H羅，CD楊，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：