航空发动机整机振动典型故障分析

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1、第39卷第1期航空发动机Vol.39No.12013年2月AeroengineFeb.2013航空发动机整机振动典型故障分析郑旭东，张连祥（中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015）摘要：为解决航空发动机整机振动问题，根据测试结果描述了航空发动机整机振动的3种典型故障：转子热弯曲引发的振动故障、转静子碰摩引发的振动故障和甩油孔位置不当引发的自激振动故障，说明了振动故障的特征，经分析认为故障发生的原因为甩油孔位置不当引发的自激振动，给出了排除上述故障的措施，经验证，排故效果良好，证明了采用的排故措施有效。关键词：整机振动；自

2、激振动；转子热弯曲；碰摩；航空发动机TypicalFailureAnalysisofAeroengineVibrationZHENGXu-dong,ZHANGLian-xiang郑旭东（1972），男，硕士，高级工程渊AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitue,Shenyang110015,China冤师，从事航空发动机质量管理及结构强度设计工作。Abstract:Tosolvetheaeroerginevibrationfailures,threetypicalfailureofae

3、roengine收稿日期：2012-10-12vibrationwereconcludedbythetextingresults.Thevibrationfailurescausedbythethermalbowedrotor,rotor-statorrubinteractionandoutofpositionforoilhole.Thecharacteristicofvibrationfailurewasillustrated.Thereasonisself-excitingvibrationcausedbytheoutofp

4、ositionforoilhole.Thegoodfailureeliminationresultprovesthatthemethodsarevalid.Keywords:enginevibration;self-excitingvibration;thermalbowedrotor;rubinteraction;aeroengine的措施。0引言1转子热弯曲引发的振动故障整机振动历来是航空燃气涡轮发动机设计、制造加工和使用中的重大问题，多数发动机在研制过程中国内外航空发动机研制部门非常重视对转子热起动问题的研究和验证工作。美

5、国空军的涡轮发动机都经历过。有的发动机在研制中时常受到振动问题的结构完整性大纲指出，从满足飞机战术要求来讲，应困扰，其振动超标台次比例占总试验台次的1/4～该将解决热起动问题列入修改结构或冷却流路等日1/3，从而影响发动机调试工作的进展；有的发动机在程,并已将研究挠曲转子的起动问题列入新的设计和交付使用后，因振动偏大造成的返厂率达5%左右。试验中。振动的存在降低了可靠性，威胁使用安全，同时带来在某型航空发动机研制期间，曾多次发生转子热一定的经济损失。弯曲引起的振动偏大问题。其振动特点为在起动过程整机振动故障产生的原因很复杂，多是

6、各种综合中振动突然增大多倍，存在1个相当高的振动峰值，因素共同作用的结果。因此，弄清整机振动的规律，确有时导致起动终止,有时引起压气机转子叶片与机匣定发生振动故障的原因，寻求解决振动偏大故障的有以及转子封严篦齿与静子叶片封严环之间严重碰摩，效措施，是航空发动机振动理论和工程应用研究人员严重时，造成转子叶尖多处掉角和出现裂纹等后果。面临的重要任务。热起动过程的转子热弯曲问题发生在发动机停车本文阐述了航空发动机整机振动的典型故障，分后，此时发动机工作温度较高，叶片-轮盘-转轴封闭析了故障产生的机理和原因，提出了解决故障所采取在机匣内

7、，处于冷却过程中。外界气流不断从进口流向第1期郑旭东等：航空发动机整机振动典型故障分析35发动机内。由于外界气流温度较低，发动机内气流温度子间隙，势必影响发动机的效率和推力等；而缩小转、较高，热气流密度较小，向上浮动，冷气流密度较大，向静子间隙，可能带来由于转、静子碰摩引发的部件或下流动。因此，转子周围温度分布不均，上部变热，下部整机振动问题。变冷。在温度载荷作用下，转子上、下部膨胀量不同，以在某型航空发动机整机调试期间，曾发生与瞬态至发生弯曲变形。温差越大，弯曲变形程度越大，从而温度场有关的振动偏大故障，对该振动故障分析表明：

8、产生很大的不平衡量，引发较大的外传振动。（1）根据振动测量和频谱分析结果，认为振动值大量试车数据统计分析表明，在热起动过程中的较大时，主要表现在高压转子1倍频率分量较大，并振动响应不仅与热起动前的停车时间间隔有关，同时有一定量值的高压转子2倍频率分量，而低压转子