航空发动机双转子系统的模态及其表达方法

作者： 王瑞   廖明夫   程荣辉   丛佩红   黄江博   来源： 振动与冲击 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   进动分析   “三面三维”   双转子系统   临界转速   “两面三维”  

描述： 为解决双转子系统模态特征无法清晰表达，高、低压转子主激励的幅频特性在振动信号中不易识别的问题，以典型的发动机双转子系统为对象，建立有限元模型，分析双转子系统模态特性。基于进动分析理论，建立双转子系统正、反进动模态判断方法。建立了双转子自振频率和临界转速的“两面三维”表达方法，以及双转子不平衡响应的“三面三维”表达方法，并应用于双转子实验器。理论分析与实验结果表明：双转子自振频率和临界转速“两面三维”表达方法能将自振频率与高、低压转子转速和共同工作线清晰地关联在一起；双转子不平衡响应“三面三维”表达方法将双转子的振动与转速、转向和转速控制律清晰地描绘在一起，便于理解和分析转子的振动特性。该研究结果对于分析和表征双转子系统的动力学特性有重要的支撑作用。

航空发动机双转子系统模态正交性和不平衡响应

作者： 黄江博   廖明夫   程荣辉   古远兴   李明   来源： 振动与冲击 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   不平衡响应   模态正交性   双转子   转速比  

描述： 双转子系统具有低压转子激励和高压转子激励的两组振动模态，而这两组模态的正交性是双转子系统动力学特性的核心要素。因此建立了带有中介轴承和分叉结构的航空发动机双转子动力学模型，用以分析双转子系统模态的正交性。采用复模态法分析了双转子系统在不同激励下的模态正交性，推导出正交性的条件集合。发现当双转子系统的速比不变时，双转子系统在各自激励方式下的模态关于刚度矩阵与惯量矩阵是正交的。但在不同激励方式下的模态之间不存在正交性。另外基于模态正交性经过模态分解，得到双转子系统不平衡响应的统一表达式。最后以某型航空发动机双转子系统为例用以验证之前的结论。采用离散有限元和状态向量相结合的方法计算了转速比恒定或非恒定时不同激励下的模态，并构建了模态正交性数值用以评估模态的正交性。评估结果与推导的正交性条件集吻合。

航空发动机双转子模态动平衡方法研究

作者： 周旋   黄江博   廖明夫   况钧耀   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   模态动平衡   双转子系统   不平衡响应   转速比  

描述： 针对双转子系统低压激励和高压激励振动模态的正交性受转速比影响，提出了以定转速比转子模态替代实际工作转速线下的转子模态进行双转子系统N1+N2和N1+N2+4平面模态动平衡的方法。推导了N1

航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括我国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。进一步，综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括中国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

航空发动机振动突增问题分析

作者： 丁小飞   廖明夫   韩方军   冯国全   葛向东   来源： 航空发动机 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 整机振动   航空发动机   支承刚度   振动突增   轴心轨迹  

描述： 针对某型航空发动机在试车过程中的稳态振动突增及高压转子轴心轨迹变化，基于动力学普遍方程及实际发动机的具体情况，开展了故障因素排查；采用数值仿真计算方法建立了双转子发动机动力学分析模型，分析了K5支撑刚度对整机振动的影响。结果表明：K5支撑刚度由各向同性到各向异性状态且刚度值发生变化，发动机支点的振动值将增大且轴心轨迹发生改变，仿真结果与试车结果一致。分析认为稳态振动突增及转子轴心轨迹变化的主要原因是支撑刚度变化造成的，其主要由于发动机涡轮后机匣在工作过程中受热变形，促使拉杆由自由向拉紧状态变化，导致K5支撑刚度发生变化。研究方法及分析结果对发动机整机振动异常排故具有指导意义。

航空发动机篦齿-橡胶涂层机匣碰摩实验研究

作者： 马瑞贤   王鑫   王开明   李斌   廖明夫   王四季   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   组合频率   橡胶涂层   振动特征   局部碰摩  

描述： 为了探明航空发动机增压级篦齿与橡胶涂层机匣碰摩引起的转静子振动特征，设计了转静局部碰摩实验器，测量和分析了不同转速碰摩过程中的转子振动位移、机匣与支座振动加速度、机匣与弹性支承应变和机匣温度等信号的时频域变化规律。结果表明，橡胶涂层的可磨损性和可熔化性对转静碰摩振动特征影响较大，碰摩过程中转静接触状态动态变化，碰摩呈现出能量高、突变性强、短时自脱离的特点，碰摩过程测量信号经过突变后可快速恢复原状态，碰摩激起转静子耦合振动，产生转子、静子固有频率共振，同时存在机匣固有频率与转频的调制振动。

航空发动机篦齿-橡胶涂层机匣碰摩实验研究

作者： 马瑞贤   王鑫   王开明   李斌   廖明夫   王四季   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   组合频率   橡胶涂层   振动特征   局部碰摩  

描述： 为了探明航空发动机增压级篦齿与橡胶涂层机匣碰摩引起的转静子振动特征，设计了转静局部碰摩实验器，测量和分析了不同转速碰摩过程中的转子振动位移、机匣与支座振动加速度、机匣与弹性支承应变和机匣温度等信号的时频域变化规律。结果表明，橡胶涂层的可磨损性和可熔化性对转静碰摩振动特征影响较大，碰摩过程中转静接触状态动态变化，碰摩呈现出能量高、突变性强、短时自脱离的特点，碰摩过程测量信号经过突变后可快速恢复原状态，碰摩激起转静子耦合振动，产生转子、静子固有频率共振，同时存在机匣固有频率与转频的调制振动。