某型航空发动机中介机匣振动分析

摘 要：本文分析了某型航空发动机中介机匣振动故障产生的原因，并分析了改进措施。

关键词：发动机；中介机匣；振动

中图分类号：V235 文献标识码：A

一、故障概况

某大修发动机振动故障是台架试车及外场使用中频繁出现的故障之一，是影响发动机生产交付及外场使用的技术瓶颈。发动机振动故障，有前机匣振动，偶有后机匣和上部出现振动，以中介机匣水平振动故障为主，中水振动主要有振动值大及中水振动变化两种形式。

二、故障分析

按航空发动机振动机理分析，发动机振动是转子不平衡产生较大的离心力，弹性支承失效等原因引起的。分析该大修发动机整体结构，发动机高压转子为柔性转子，支承结构为弹性支承及挤压油膜阻尼结构，该型发动机的两种结构决定了控制转子的剩余平衡量与挤压油膜之间的匹配关系、高压转子的动平衡方法是控制中水振动故障的主要手段。

1 高压压气机转子结构介绍及平衡方法

高压压气机转子1～6级鼓筒，7、8、9级盘、篦齿盘及高压轴采用双头长螺栓连接，这种长螺栓连接结构，说明高压压气机转子属于体弹性转子。质量分布不在转子中心也不在旋转轴线上，离心力影响转子产生弹性变形，这种转子称为体弹性转子。一般体弹性初始不平衡量的状态是随着转速的增加而增大，材料内部应力增大，导致连接失败。随着转速增加，初始不平衡量逐渐增大。实践证明，质量偏移不是无止境的，达到极限后稳定的初始不平衡状态就存在了。

体弹性转子必须在工作转速下进行动平衡，或在一种能达到稳定的初始不平衡量状态下进行动平衡。特定条件，在加速到工作转速的过程中，约束力和振动将保持在一定范围内；无论是在加速的过程中或者工作转速状态下，能获得稳定的不平衡量。

除首要在工作转速状态下平衡转子，还有通过拉紧松动的螺栓来减小转子体弹性，由于发动机结构特点，无法在试车时进行螺栓拧紧工作。由于该大修发动机需要进行工厂试车和检验试车，试车后对经过高速运转的高压压气机转子剩余平衡量稳定基础上调整，然后再检验试车，发动机排振结果证明了此观点。

2 弹性支承及转子剩余平衡量之间的关系

按照挤压油膜的工作原理是阻尼越大，振动幅值越小。适当提高阻尼系数，可降低发动机振动幅值。N.Magge认为对转子的不平衡响应特别是像叶片飞失那样的大突加不平衡量的响应，要得到满意结果，必须优化SFD的下列参数，即：工质的轴向流速与周向流速之比，弹支刚度，阻尼器长度，径向间隙，油槽尺寸，以及滑油的流量和压力。

挤压油膜失效：随着转速的上升，轴颈中心将由大轨道突然下跳到小轨道；在减速时，将由小轨道突然上跳到大轨道，中间轨道实际上是不会出现的，故称双稳态特性。

结语

转子剩余平衡量与挤压油膜间有一定响应关系，而优化挤压油膜参数在现有条件下只能通过调整高压转子剩余不平衡量、更换新品弹性环来进行，而大量实际排故也验证了这一点，根据试车中水振动情况，适当调整高压转子剩余平衡量，从而优化挤压油膜性能，避免转子出现双稳态情况，从而保证中水振动水平符合技术要求。

参考文献

[1]王常树.航空发动机振动测试[J].航空发动机，1996（08）.