高架試驗平臺在渦軸發動機試車臺中的應用研究

肖玄 李霖 鄧曉亮 唐名揚

摘 要：高架試驗平臺具有良好的空間利用率和可維護性，在航空發動機試車臺的設計中具有一定的應用前景，本文介紹了一種應用于某渦軸發動機試車臺的高架試驗平臺，并對其適用的試車臺臺架的振動特性進行了檢測和分析，驗證了該試車臺高架試驗平臺的可行性和合理性，為后續航空發動機試車臺的試驗平臺設計提供了參考。

關鍵詞：渦軸發動機試車臺;高架試驗平臺;應用研究

中圖分類號：V263 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0087-03

0引言

隨著航空發動機產業的蓬勃發展，航空發動機研發過程中的試驗任務越來越多。為滿足日益增長的試驗需求，提高試車臺的使用效率，試車臺的設計愈加趨向于能兼顧多個型號發動機和進行多種試驗科目的通用化和多功能化。這便意味著試車臺需要足夠的空間以配置更豐富的試驗設備和系統，高架試驗平臺因其較高的空間利用率和良好的可維護性成為試車臺設計的一個重要方向。

本文介紹一種應用于某渦軸發動機試車臺的高架試驗平臺，并對其適用的試車臺臺架的振動特性進行檢測和分析，驗證了該試車臺高架試驗平臺的可行性和合理性，為后續航空發動機試車臺的試驗平臺設計提供了參考。

1高架試驗平臺結構組成

某渦軸發動機試車臺的高架試驗平臺主要由鋼筋混泥土立柱、H型鋼框架和平臺鋼板等組成，其結構示意圖見圖1。其中鋼筋混泥土立柱支撐在其下方的設備基礎上，與設備基礎一起整體澆筑成型，其截面尺寸為500mm×500mm（長×寬），高度為2200mm。H型鋼框架主要由H型鋼（截面高度為200mm）和立柱安裝板組成，H型鋼之間采用腹板與翼緣彼此縱橫搭接并焊牢各接觸面的措施，以提高整個框架的強度、剛度及抗震性，立柱安裝板焊接在H型鋼框架上，通過其上的螺栓孔與鋼筋混泥土立柱上的預埋固定螺栓安裝固定，H型鋼框架局部結構示意圖見圖2。H型鋼框架上方焊接平臺鋼板，鋼板厚度為10mm。

2試車臺臺架系統結構組成

某渦軸發動機試車臺的臺架系統主要由試驗平臺、設備底座、滑動平臺、發動機安裝架、發動機、測扭器、飛輪和水力測功器等組成，其結構示意圖見圖3。設備底座為整體鑄鐵結構，重約10t，其通過22個M20螺栓安裝固定在中間兩排鋼筋混泥土立柱正上方的試驗平臺上?；瑒悠脚_通過4個M20螺栓固定在設備底座上，并通過14個M14螺栓與上方的發動機安裝架連接固定。發動機支架通過其左支座、右支座和后支座與發動機連接固定，其結構示意圖見圖4。

3 試車臺臺架振動特性檢測分析

某渦軸發動機試車臺的臺架系統目前已經安裝完成，為驗證其能否滿足渦軸發動機整機試車的要求，需對試車臺架的實際振動特性進行檢測和分析。錘擊法具有數據采集快、分布頻域較寬、操作簡單等特點，其廣泛應用于設備基座、試車臺臺架等復雜結構的模態分析中[1-2]。

本次檢測采用力錘激振，加速度傳感器采集響應的方法對試車臺臺架的振動動態特性進行測量，采用單點單向激振的方法[3]，分別測量安裝了發動機的試車臺架的左支座、右支座和后支座的X（軸向）、Y（徑向）和Z（垂直）方向的振動頻譜特性，測量結果見圖5～圖7。

某渦軸發動機試車臺進行整機試驗時發動機燃氣發生器慢車轉速為25000r/min（416.7Hz），最高轉速40000r/min（666.7Hz），動力渦輪轉子轉速為21000r/min（350Hz），根據相關標準規范的要求，試車臺架的固有頻率應小于發動機燃氣發生器慢車轉速頻率的80%（333.4Hz）和動力渦輪轉子轉速頻率的80%（280Hz）[4]。試車臺架固有頻率檢測數據分析見表1，從表1可以看出試車臺架各支點檢測固有頻率在發動機工作轉速范圍內無明顯共振頻率，能滿足發動機試驗的要求。

4 結語

試車臺臺架的振動特性檢測和分析結果表明，該采用高架試驗平臺的試車臺臺架的振動特性良好，無影響發動機正常試車的有害頻率，驗證了該渦軸發動機試車臺應用高架試驗平臺的可行性和合理性。

目前，該渦軸發動機試車臺調臺試驗已順利完成，試驗過程中發動機及車臺設備工作正常，該應用高架試驗平臺的試車臺架能滿足渦軸發動機整機試車的要求。

參考文獻

[1] 管迪華.模態分析技術[M].北京：清華大學出版社，1994.

[2] 楊景義，王信義.試驗模態分析[M].北京：北京理工大學出版社，1990.

[3] 張令彌.振動測試與動態分析[M].北京：航空工業出版社，1992.

[4] GJB242—1987.航空渦輪螺旋槳和渦軸發動機通用規范[S].

收稿日期：2020-02-12

作者簡介：肖玄（1989—），男，湖南益陽人，碩士研究生，工程師，研究方向：航空發動機試驗技術。

Applied Research on the Elevated Test Platform that Applied in the Turboshaft Engine Test Bed

XIAO Xuan，LI Lin，DENG Xiao-liang，TANG Ming-yang

（AECC Hunan Aviation Powerplant Research Institute， Zhuzhou? Hunan? 412002）

Abstract：Elevated test platform has good space utilization and maintainability， it has a certain application prospect in the design of the aircraft engine test bed. This paper introduced a kind of elevated test platform applied in the turboshaft engine test bed， and the vibration characteristics of the applicable test bench were tested and analyzed， and verified the feasibility and rationality of the elevated test platform applied in the test bed， and provides reference for the follow-up of the aero engine test platform design.

Key words：turboshaft engine;elevated test platform;applied research