某型弹用涡扇发动机振动故障建模与分析

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1、第41卷第2期2015年4月航空发动机AeroengineV01．41No．2Apr．2015某型弹用涡扇发动机振动故障建模与分析王海飞1，陈果1，廖仲坤2，张璋2(1．南京航空航天大学民航学院，南京210016；2．北京动力机械研究所，北京100074)摘要：针对某型弹用涡扇发动机振动超标问题，建立了1维有限元梁模型进行仿真与模拟，并结合实际试车数据进行了故障分析和仿真。结果表明：压气机前、后支承刚度对系统第2阶临界转速有很大影响，不合适的支承刚度使系统在工作转速范围内出现第2阶临界转速，从而导致

2、整机振动超标。因此，降低该故障的途径是有效控制支承装配精度。关键词：整机振动；动力学建模；有限元模型；故障分析；临界转速；装配精度；弹用涡扇发动机中图分类号：V231．9文献标识码：Adoi：lO．13477／j．cnkj．aeroen91ne．2015．02．014FailureModeI．ngandAnalysisofaMiss_

3、eTurbofanEnginewANGHai_feil，cHENGu01，LIAozhong—kun2，zHANGzhan乎(1．couegeofciVilAvia七

4、ion，NanjingunjVersic)rofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210叭6，china；2．Be巧ingpowerMachineryResearchInstitute，Be巧ing100074，c}lina)AbstraCt：Aimingatthevibrationbeyondstandardlimitpmblemsofamissileturbofanengine，one—dimensionalfiniteelementbeammodelingwa

5、sbuilt，andthefailurewasanalyzedandsimulatedincombina“onwiththetestdata．Theresultsshowthatthef南ntandbacksupportsti饪hessofthecompressorhasagreatinⅡuenceonthesecondcriticalspeedofthesystem，whichcausedbytheunsuitablesupportstiffnesswithintheopemtionspeed，a

6、ndtheovemUengineexcessesthevibrationstandardlimit．Thelefore，itisaneffectiVewaytoreducethefailurebycontrollingassemblyaccuracyofthestif!Ehess．KeywOrds：overallenginevibration；dynamicmodeling；finiteelementmodel；failureanalysis；criticaIspeed；assemblyaccumc

7、y；missileturbofanengine0引言弹用涡扇发动机由于装配控制精度不够，易发生转子不平衡、支承松动、转子不对称、临界转速共振以及转静碰摩等故障，从而导致整机振动超标，极大地影响弹用涡扇发动机的可靠性和安全性。为了弄清转子系统各种故障机理，国内外学者对整机建模以及故障仿真岬懒了大量研究工作。航空发动机故障仿真与实际排故存在较大差异，理论分析缺乏与实际振动数据的对比和验证，因此分析结果难于应用于实际情况。国内针对试车数据也做出大量分析阻旧，但是缺乏理论分析。本文针对某型弹用航空发动机试车

8、数据在28000～30000r，min之间出现振动超标的情况进行排故分析。r／Ⅱ·in1试车数据分析某试车增、减速过程如图1所示。其中，转速yl=24000r／min，y2=26200r／min，y3=30000r／min，y4为试车减速过程。从图中可见，由y：增至y。过程中，机匣加速度振动幅值陡增。某试车数据水平测点1～4倍频随转速的变化曲线如图2所示。测点中F¨寸州图1某试车增、减速过程收稿日期：2014一02一19基金项目：国家安全重大基础研究项目(613139)、国家自然科学基金(61179

9、057)资助作者简介：王海飞(1986)，男，在读博士研究生，主要研究方向为转子动力学和航空发动机整机振动建模；E—mail：wanghaifeil986318@163-com。卧鬲格式：王海飞．陈果，廖仲坤，等j某型弹用涡扇发动机振动故障建模与分析m．航空发动机，2015，4l(2)：66—70．WANGHaifei，CHENGuo．uAoZhongkunda1．Failuremodelingandanalysisofamissileturbofanen西ne嘲．A