航空发动机整机振动控制技术分析

聂彦平 辛志东 路天乐

摘 要：高性能航空发动机结构复杂，导致其高温超高速旋转动力学中的稳定性问题。针对发动机结构问题，提出了基于航空发动机动态振动控制实验技术的设计分析，对航空发动机而言，装配控制技术是核心，测试技术是振动控制技术的思路之一。

关键词：概述故障诊断故障分析诊断建议

前言

近年来，中国继续深化航空发动机机械控制技术研究，以确保质量分布的一致性，从根本上提高发动机运行效率，避免有害振动。考虑到航空发动机结构的复杂性，有必要对技术结构和振动控制项目进行判断，以保持控制技术的实用价值。因此，本文着重介绍了当前航空发动机整体振动控制技术存在的问题，并就高温高速航空发动机的结构复杂性和动态稳定性提出了发展思路。

一、发动和振动故障原因分析

发动机振动故障原因一般有自转子的形心与质心不一致，导致的不平稳振动;转子不对中，产生的碰撞振动;转子腔体积液产生的自激振动;支承松动产生的间隙振动;气流对发动机叶片的异常激励振动;发动机叶盘失谐导致的振幅放大等。

二、航空发动机整体振动控制技术的设计过程

1.结构系统动力学设计单元

在结构系统的动态设计单元中，应强调转子系统的动态，特别是其临界速度。只有从根本上提高稳定性，才能保证相关参数的实际价值。例如，马达本身具有两个转子的临界速度结构。由于该系统不是一个全面的判断，将会出现发动机过载和支撑点浓度不足的问题，相关研究人员需要进行必要的分析研究，耦合系统的振动特性也会有偏差。此外，在发动机设计项目运行过程中，还应注重线性系统的振动设计，判断系统的关节刚度、不平衡和阻尼参数。非线性刚度和非线性阻尼是判断的主要标准。由于发动机技术不断改进，需要对整个系统的振动结构进行整体控制，以适应强非线性因素的适应性。还应深入分析发动机的概率分布结构和加工效果，重点分析发动机基本结构特征参数。请务必注意，必须针对结构功能差异的组合参数、组合干涉范围参数和温度梯度参数有效地执行动态弹性分析。在此基础上，为避免损坏航空发动机整体振动控制效果，相关技术人员应以发动机整体功率结构为目标，根據综合参数的装配效果研究有关机械结构的振动响应特性和机械部分，再研究振动机理问题。

2.支承连接系统动力学设计单元

动态分析技术为有效识别航空发动机分析精度的关键点和难点提供了基本方法，但存在辅助点精度和连接结构动态柔性不一致的问题。由于测量的基准点的精确度和灵活性非常重要，因此您必须注意影响实际参数层级的因素，以避免零件变形，特别是轴承和间隙分析，从而提高资料分析的完整性。对于一般数据分析，临界速度参数对分支点的灵活性非常敏感。在此基础上，有必要建立一个基于工作温度参数的有效定子支撑结构分析系统，重点研究振动试验项目，重点研究它们之间的变化关系，并在及时分析问题的基础上制定有效的处理措施。重要的是要注意夹紧力的控制机制、摩擦性能的控制结构等是研究支撑连接系统的动态设计单元时的关键因素。结合国家规定的相关螺栓设计准则，重点关注直径参数、仿真数据库结构和相关因素。

三、航空发动机整体振动控制技术的装配过程

第一，发动机振动的主要影响参数控制了变化场中装配系统中的加工工艺、装配工艺和公差，综合了分析特征参数的变化结构和影响。技术人员应确定发动机机体的技术参数和一般特性，以改进关键因素的处理机制。影响航空发动机整体振动的因素包括不平衡、不同重心、连续刚度和支承刚度等，其中最重要的参数系统和结构系统。

第二，在分析结构动力的特征要素时，还必须结合实际振动参数水平，以改善影响的不对称，确保参数分析水平的优化。一方面，结构装配过程本身的复杂性决定了技术操作过程需要对相关技术人员进行质量控制，特别是对惯性力、热梯度、摩擦力和螺栓拧紧力等载荷参数进行质量控制。仅当满足刚性连杆效应时，才能在工作速度范围内影响关联结构的方向。轴承映射过程必须在材料范围内，以区分基本元素（例如温度、湿度和装配时间参数）的范围。综合设计要求后，将提高处理效率，以确保后续工作得到充分执行。另一方面，要判断结构工艺参数和装配参数的可测量性和可控性，保证相关问题的有效性，改进静态集合组合参数，为优化点曲面处理效果奠定坚实的基础。

第三，整合转子典型同心装配优化机构，维护发动机零部件设计要求，提高几何部件和技术参数的完整性，实施转让管理系统，维护设计要求，同时工程师应分析装配的机械公差要求，以确保数据和振动特性一致，同时满足技术要求。尤其是在装配过程中，必须集成和优化机械参数的完整性，以确保振动特性的分析级别。此外，在转子偏心优化过程中，必须组合所有零部件的组合角，以实现目标，保持公差条件，提高仿真零部件的装配效果，并优化转子的不同浓度，以满足数据集成要求。通过合并不同的质心和相位参数，可以提高调整和优化部件的性能，并优化定位关系级别。

四、航空发动机整体振动控制技术的验证

有必要对转子的动态特性进行测试分析，使振动形状保持在发动机的全转速范围内，重点是支承点的几何尺寸和布置结构，尤其是控制旋转机械系统弹性支承结构的速度范围，保持效果分析效果分析航空发动机结构整体转速振动曲线的共振点时，还应注重非接触式位移检测结构，以便有效检测转子轴的实际相位参数。目前最常用的测试方法有：加速度、变形组合测试和非接触激光位移测试。前者应分析影响传感器附加质量的因素，结合差压环境建立差压试验方案，并在确定轴向振动方式的基础上保持变形参数的稳定性。后者需要通过动态和静态应变测量系统的控制，特别是风扇盒轴向应变值的测量，以保持多角度应变分析水平，在载荷条件下保持大型圆柱结构的应变分布水平，并确保后续工作的完成。

结束语

总之，根据国内现有的研究经验，结合高性能航空发动机的研究需要，通过研究先进有效的计算技术、高效试验技术和可控装配技术，可以建立有效实用的振动控制系统，确保良好的动力。

参考文献：

[1]陈果.双转子航空发动机整机振动建模与分析[J].振动工程学报，2014，24（06）：619-632.212EC8D5-9D81-4019-B1A6-BCA6F5BCA0BE