Dynamics of aero-engine dual-rotor systems under multi-flight attitudes and simultaneous rub-impact faults

Tang, Peixun (avtor), Li, Zhengminqing (avtor), Ma, Xiaojing (avtor), Chen, Yiyan (avtor), Liu, Xi (avtor)

High-maneuverability combat aircraft exert extreme loads on aero-engines, potentially triggering destructive rotor-stator rub-impacts and thereby pose a severe threat to flight safety. This study establishes a four-degree-of-freedom (4-DOF) rotor-bearing-disk model for a dual-disk system, specifically tailored to simulate the coupling effects of simultaneous rub-impact faults under diverse flight attitudes and maneuver loads. For benchmarking purposes, a corresponding model free of rub-impact is accordingly constructed. The Newmark-β method is employed to derive solutions for both models. To evaluate how maneuver loads influence the dynamic characteristics of the system, a parametric investigation is conducted to assess the effects of dual-disk rub-impact across three key flight attitudes, namely, rolling, pitching, and yawing. This research offers a critical theoretical basis for enhancing vibration control and conducting failure analysis in fighter engine design, ultimately contributing to the development of safer and more reliable rotor systems.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: rotor dynamics, maneuvering flight, bearing nonlinear force, rub-impact, nonlinear characteristic
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2025
• Št. strani: 10 str.
• Številčenje: Vol. 71, no. 11/12
• PID: 20.500.12556/RUL-178268
• UDK: 629.7
• ISSN pri članku: 2536-3948
• DOI: 10.5545/sv-jme.2025.1428
• COBISS.SI-ID: 265731587
• Datum objave v RUL: 22.01.2026

Gradivo je del revije

• Naslov: Strojniški vestnik
• Skrajšan naslov: Stroj. vestn.
• Založnik: Fakulteta za strojništvo
• ISSN: 2536-3948
• COBISS.SI-ID: 294943232

Licence

• Licenca: CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
• Opis: To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik

Izvleček

Letala z visoko okretnostjo povzročajo izjemne obremenitve letalskih motorjev, kar lahko sproži uničujoče trke med rotorjem in statorjem ter tako predstavlja resno grožnjo varnosti leta. V tej študiji je bil vzpostavljen model rotorja z ležaji in diski s štirimi prostostnimi stopnjami za sistem z dvema diskoma, posebej zasnovan za simulacijo sklopljenih učinkov sočasnih trkov med rotorjem in statorjem obremenitvah v manevrih. Za primerjavo je bil izdelan tudi referenčni model brez trkov. Rešitve za oba modela so bile pridobljene z metodo Newmark-β. Za oceno vpliva manevrskih obremenitev na dinamične značilnosti sistema je bila izvedena parametrična analiza učinkov hkratnih trkov obeh diskov pri treh ključnih letalnih načinih – valjanju (rolling), nagibanju (pitching) in smernem zasuku (yawing). Raziskava ponuja pomembno teoretično osnovo za izboljšanje nadzora vibracij in izvedbo analiz odpovedi pri zasnovi motorjev bojnih letal ter tako prispeva k razvoju varnejših in zanesljivejših rotorskih sistemov.

• Ključne besede: dinamika rotorja, manevrski let, nelinearna ležajna sila, torno-udarni stik, nelinearne karakteristike