航空发动机整机振动控制技术分析.pdf

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1、第39卷第5期2013年10月航空发动机AeroengineV01．39No．50cL2013航空发动机整机振动控制技术分析刘永泉1，王德友·，洪杰2，吴法勇1，姜广义1，黄海1(1．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)刘永泉(1963)，男，自然科学研究员，中航工业沈阳发动机设计研究所总设计师，主要从事航空发动机总体设计与规划。收稿日期：2013-08—09摘要：针对高性能航空发动机结构复杂性和高温高转速工况下动力学稳定性问题，提出了航空发动机转子动力学特性设计分析是振动控制技术的牵引，装配工艺控制技术是关键，振动试验

2、测试技术是依赖手段的整机振动控制技术思路。总结了发动机结构动力学计算分析技术、结构装配工艺优化技术、整机振动测试技术以及多年在发动机试验和试车中遇到的振动故障特征分析经验，分析了目前发动机整机振动控制技术存在的问题，提出了未来工作发展的思路。关键词：整机振动；控制技术；装配工艺；测试技术；航空发动机AnalysisofWholeAeroengineVibrationControlTechnologyLIUYong—quanl，WANGDe—youl，HONGJie2，wuFa—yon91，JIANGGuang—yiHUANGHail(1．AVICShenyangEngineDesignan

3、dResearchInstitute，Shenyang10015，China；2．SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Aimingatthecomplexityofthehigh-performanceaeroenginestructureandthedynamicalstabilityofhightemperatureandhighspeedstate，thewholeaeroenginevibrationcontroltechnologyconceptwaspresented．Ther

4、otor—dynamicdesignoftheaeroengineistheprecursor，theassemblycontroltechnologyisthekeypoint，thevibrationtestingtechnologyisthedependentmeasure．Thestructuraldynamicaldesigntechnology，structuralassembleoptimizationtechnology，vibrationtestingtechnologyandthevibrationdefectdiagnoseexperienceoftheaeroeng

5、inetestingweresummarized．Thechallengeofaeroenginevibrationcontroltechnologywaspresented，andthesolutionmethodforfurtherdevelopmentwasdiscussed．Keywords：wholeaemenginevibration；controltechnology；assemblytechnology；vibrationtestingtechnology；aeroengine0引言航空发动机动力学控制技术的主要目的是：通过对支承结构和质量分布的合理分配，保障发动机在全转速

6、范围内无有害振动【lI。然而，航空发动机结构复杂，其转子结构具有多支点(5个支点，支点同心度难以保证)、跨度大(1．9m，宽转速范围内很难实现刚性转子特性)、双转子(采用中介轴承)的特点。转子结构和机匣结构的连接面多且形式复杂，采用了套齿、螺栓、配合摩擦等连接形式，在装配过程中，大多数工艺参数难以测量，无法保证装配质量的重复性。航空发动机的工作环境复杂，工作温度范围大(环境温度～2000℃o导致结构工艺特征参数和结构特征参数的变化范围大，引起发动机结构振动具有非线性时变特性；同时转静件间隙、支承刚度、同心度、不平衡量分布等动力学参数和气动流场气动力等随发动机状态和温度场的变化而变化，造成各

7、连接结构部件振动传递特性相差也较大。此外，对转子动力学特性要求更为严格，要求非临界区域转速范围宽(低压为3000。9000r／rain，高压为7000。15000r／min)、转速范围内可在任意点停留。考虑到航空发动机的结构复杂性和高温高转速的工作特性，未考虑上述连接结构的时变非线性因素的整机振动模型计算结果与实际测试结果相差较大，长期以来很难实现航空发动机动力学特性的精确评估，并很难对发生振动问题的航空发动机实行有效的