航空發動機整機振動控制技術分析

聶彥平 辛志東 路天樂

摘 要：高性能航空發動機結構復雜，導致其高溫超高速旋轉動力學中的穩定性問題。針對發動機結構問題，提出了基于航空發動機動態振動控制實驗技術的設計分析，對航空發動機而言，裝配控制技術是核心，測試技術是振動控制技術的思路之一。

關鍵詞：概述故障診斷故障分析診斷建議

前言

近年來，中國繼續深化航空發動機機械控制技術研究，以確保質量分布的一致性，從根本上提高發動機運行效率，避免有害振動。考慮到航空發動機結構的復雜性，有必要對技術結構和振動控制項目進行判斷，以保持控制技術的實用價值。因此，本文著重介紹了當前航空發動機整體振動控制技術存在的問題，并就高溫高速航空發動機的結構復雜性和動態穩定性提出了發展思路。

一、發動和振動故障原因分析

發動機振動故障原因一般有自轉子的形心與質心不一致，導致的不平穩振動;轉子不對中，產生的碰撞振動;轉子腔體積液產生的自激振動;支承松動產生的間隙振動;氣流對發動機葉片的異常激勵振動;發動機葉盤失諧導致的振幅放大等。

二、航空發動機整體振動控制技術的設計過程

1.結構系統動力學設計單元

在結構系統的動態設計單元中，應強調轉子系統的動態，特別是其臨界速度。只有從根本上提高穩定性，才能保證相關參數的實際價值。例如，馬達本身具有兩個轉子的臨界速度結構。由于該系統不是一個全面的判斷，將會出現發動機過載和支撐點濃度不足的問題，相關研究人員需要進行必要的分析研究，耦合系統的振動特性也會有偏差。此外，在發動機設計項目運行過程中，還應注重線性系統的振動設計，判斷系統的關節剛度、不平衡和阻尼參數。非線性剛度和非線性阻尼是判斷的主要標準。由于發動機技術不斷改進，需要對整個系統的振動結構進行整體控制，以適應強非線性因素的適應性。還應深入分析發動機的概率分布結構和加工效果，重點分析發動機基本結構特征參數。請務必注意，必須針對結構功能差異的組合參數、組合干涉范圍參數和溫度梯度參數有效地執行動態彈性分析。在此基礎上，為避免損壞航空發動機整體振動控制效果，相關技術人員應以發動機整體功率結構為目標，根據綜合參數的裝配效果研究有關機械結構的振動響應特性和機械部分，再研究振動機理問題。

2.支承連接系統動力學設計單元

動態分析技術為有效識別航空發動機分析精度的關鍵點和難點提供了基本方法，但存在輔助點精度和連接結構動態柔性不一致的問題。由于測量的基準點的精確度和靈活性非常重要，因此您必須注意影響實際參數層級的因素，以避免零件變形，特別是軸承和間隙分析，從而提高資料分析的完整性。對于一般數據分析，臨界速度參數對分支點的靈活性非常敏感。在此基礎上，有必要建立一個基于工作溫度參數的有效定子支撐結構分析系統，重點研究振動試驗項目，重點研究它們之間的變化關系，并在及時分析問題的基礎上制定有效的處理措施。重要的是要注意夾緊力的控制機制、摩擦性能的控制結構等是研究支撐連接系統的動態設計單元時的關鍵因素。結合國家規定的相關螺栓設計準則，重點關注直徑參數、仿真數據庫結構和相關因素。

三、航空發動機整體振動控制技術的裝配過程

第一，發動機振動的主要影響參數控制了變化場中裝配系統中的加工工藝、裝配工藝和公差，綜合了分析特征參數的變化結構和影響。技術人員應確定發動機機體的技術參數和一般特性，以改進關鍵因素的處理機制。影響航空發動機整體振動的因素包括不平衡、不同重心、連續剛度和支承剛度等，其中最重要的參數系統和結構系統。

第二，在分析結構動力的特征要素時，還必須結合實際振動參數水平，以改善影響的不對稱，確保參數分析水平的優化。一方面，結構裝配過程本身的復雜性決定了技術操作過程需要對相關技術人員進行質量控制，特別是對慣性力、熱梯度、摩擦力和螺栓擰緊力等載荷參數進行質量控制。僅當滿足剛性連桿效應時，才能在工作速度范圍內影響關聯結構的方向。軸承映射過程必須在材料范圍內，以區分基本元素（例如溫度、濕度和裝配時間參數）的范圍。綜合設計要求后，將提高處理效率，以確保后續工作得到充分執行。另一方面，要判斷結構工藝參數和裝配參數的可測量性和可控性，保證相關問題的有效性，改進靜態集合組合參數，為優化點曲面處理效果奠定堅實的基礎。

第三，整合轉子典型同心裝配優化機構，維護發動機零部件設計要求，提高幾何部件和技術參數的完整性，實施轉讓管理系統，維護設計要求，同時工程師應分析裝配的機械公差要求，以確保數據和振動特性一致，同時滿足技術要求。尤其是在裝配過程中，必須集成和優化機械參數的完整性，以確保振動特性的分析級別。此外，在轉子偏心優化過程中，必須組合所有零部件的組合角，以實現目標，保持公差條件，提高仿真零部件的裝配效果，并優化轉子的不同濃度，以滿足數據集成要求。通過合并不同的質心和相位參數，可以提高調整和優化部件的性能，并優化定位關系級別。

四、航空發動機整體振動控制技術的驗證

有必要對轉子的動態特性進行測試分析，使振動形狀保持在發動機的全轉速范圍內，重點是支承點的幾何尺寸和布置結構，尤其是控制旋轉機械系統彈性支承結構的速度范圍，保持效果分析效果分析航空發動機結構整體轉速振動曲線的共振點時，還應注重非接觸式位移檢測結構，以便有效檢測轉子軸的實際相位參數。目前最常用的測試方法有：加速度、變形組合測試和非接觸激光位移測試。前者應分析影響傳感器附加質量的因素，結合差壓環境建立差壓試驗方案，并在確定軸向振動方式的基礎上保持變形參數的穩定性。后者需要通過動態和靜態應變測量系統的控制，特別是風扇盒軸向應變值的測量，以保持多角度應變分析水平，在載荷條件下保持大型圓柱結構的應變分布水平，并確保后續工作的完成。

結束語

總之，根據國內現有的研究經驗，結合高性能航空發動機的研究需要，通過研究先進有效的計算技術、高效試驗技術和可控裝配技術，可以建立有效實用的振動控制系統，確保良好的動力。

參考文獻：

[1]陳果.雙轉子航空發動機整機振動建模與分析[J].振動工程學報，2014，24（06）：619-632.212EC8D5-9D81-4019-B1A6-BCA6F5BCA0BE