题目：《基于整机模型的主轴承非稳态载荷分析与载荷谱编制方法》 航空发动机主轴承作为支撑转子系统的核心部件，工作环境极端复杂和恶劣，其载荷特性对主轴承寿命以及发动机的运行安全性至关重要。然而，目前主轴承在机动飞行、非稳态过载、主轴承故障激励等复杂工况下的载荷变化规律研究尚不充分，难以对轴承设计提供准确的输入条件。然而，实际航空发动机主轴承载荷很难实现飞行条件下的实测，为此，本文基于整机振动模型，考虑飞机的实际机动飞行参数，研究航空发动机主轴承的非稳态载荷仿真方法，并在此基础上进行载荷谱编制，主要研究工作如下。
（1）基于某型航空发动机整机动力学特性，建立了转子-支承-机匣耦合振动模型，并进行了模型验证。结合滚动轴承的非线性力学特性，飞机机动飞行、弹射起飞及拦阻着舰等多种飞行参数据，建立了考虑复杂飞行工况和整机模型的主轴承载荷仿真模型。
（2）选取典型飞行任务剖面，基于整机振动模型，计算得到了主轴承在复杂飞行工况下的时变载荷响应。研究表明，1）在常规飞行条件下，主轴承的载荷分布较为平稳，而在极限工况下，主轴承的径向载荷和轴向载荷均出现显著波动，其中轴向载荷峰值可达正常工况的2倍以上，表现出较强的冲击特性。通过改变飞行参数分析了不同过载和角速度对主轴承载荷的影响规律，为主轴承在复杂工况下的结构设计与优化提供了重要依据。2）在舰载机弹射起飞瞬间，会对轴承轴向载荷带来10kN 以上的冲击作用；拦阻着舰过程中，3#支点主轴承轴向载荷会发生减小，但一般不会产生轻载和换向，2#支点主轴承则有可能发生轻载或换向。
（3）当主轴承出现损伤时，其载荷将大大增加，从而导致其疲劳破坏，仿真分析了轴承损伤对主轴承载荷的影响，结果表明：机动飞行过程中，主轴承的损伤对载荷产生了显著影响。特别是在极限工况下，5mm以上的轴承外圈剥落损伤引发了较大冲击，导致水平方向和垂直方向径向载荷分别发生约3.55kN和54.96kN的剧烈变化，严重影响了主轴承的安全运行。
（4）基于真实飞参数据和整机振动模型，利用实际航空发动机轴向力有限元仿真结果和支持向量回归方法，建立了航空发动机轴向力的计算代理模型，进行了主轴承载荷仿真分析。基于 Lundberg-Palmgren（L-P）寿命理论，提出了一种加速载荷谱的编制方法。该方法利用损伤等效原理，剔除对疲劳寿命贡献较小的低幅值载荷，保留高损伤贡献的载荷成分，从而缩短了试验周期并提高了试验效率。通过统计参数、功率谱密度和穿级计数法，对加速载荷谱与原始载荷谱进行了对比分析，结果表明：加速谱在载荷分布特性、能量频谱和疲劳损伤等效性方面与原始谱高度一致，同时实现了29.02%的时间压缩率。
论文研究成果为主轴承的载荷特性分析和载荷谱编制提供了新的方法。可为主轴承的疲劳寿命预测、优化设计及故障诊断提供重要参考。
关键词：航空发动机，主轴承，整机振动，机动飞行，剥落故障，主轴承载荷仿真，载荷谱 | 
