航空发动机振动及控制方法分析与研究
航空发动机振动故障诊断及预测方法研究
航空发动机振动故障诊断及预测方法研究随着民航产业的快速发展和航空业的普及，如何提高航空安全性、降低事故率成为了各方面关注的焦点。
与此同时，航空发动机振动故障也逐渐被重视起来。
本文将针对航空发动机振动故障的诊断和预测方法进行探讨。
一、航空发动机振动故障的种类和原因航空发动机振动故障大致分为四类：疲劳、失衡、机件松动、流体动力学。
其原因主要包括发动机零部件的磨损、使用过程中的自然老化、过度负荷、拖行、差错安装等因素。
而航空发动机振动故障的几种导致原因上述的因素都有可能起到作用。
同时，由于航空发动机的使用频繁、工作强度大，加之工作环境复杂，航空发动机振动故障难以避免。
二、航空发动机振动故障的诊断方法在遇到航空发动机振动故障的情况时，如何进行快速有效的诊断成为了需要解决的问题。
航空发动机振动故障的诊断方法大致可分为两类：非侵入式和侵入式。
1. 非侵入式诊断方法非侵入式诊断方法主要是利用飞行数据记录器（FDR）和数据采集系统（DAS），通过记录飞行数据来判断航空发动机的振动情况。
需要注意的是，这种方法通常是监测整个飞行过程中的振动情况，但难以解决隔离特定零部件的振动故障。
2. 侵入式诊断方法侵入式诊断方法主要是通过航空发动机的故障维修手册（FIM）进行故障诊断。
在此过程中，需要较高的技能水平和专业知识，对维修人员的职业素质也有较高要求。
这种方法的优点是可以准确地确定振动故障的具体原因，进而给出相应的处理措施。
三、航空发动机振动故障的预测方法除了对振动故障进行诊断之外，如何预测航空发动机可能出现的振动故障并及时处理也是解决问题的一种方法。
航空发动机振动故障的预测方法主要是基于振动信号数据，通过振动特征提取、信号分析和预测模型构建等方法来实现。
目前主要的预测方法有：小波包分析、时频分析、稳健性全局最优化、灰色预测模型、支持向量机预测模型等。
值得注意的是，虽然以上预测方法各具特色，并且在实际应用中均取得了一定的效果，但预测模型的建立需要考虑不同航空发动机的特性，并结合不同的振动故障种类进行精细化处理。
航空发动机振动噪声控制技术分析
航空发动机振动噪声控制技术分析航空发动机是飞行器的核心部件，它产生的噪声和振动是飞机噪声污染的主要来源之一。
为解决这一问题，发动机振动噪声控制技术逐渐得到了广泛应用。
本文将从振动噪声的产生原理、现场测试方法、控制技术等方面进行分析。
一、振动噪声的产生原理发动机振动噪声产生的原理是因为旋转机件的离心力引起的振动。
在振动过程中，机件与机壳、机械叶片相互作用产生噪声。
根据振动噪声产生的不同机理，可以分为结构噪声、流体噪声、和辐射噪声三种类型。
二、现场测试方法为了精确地分析振动噪声产生的原因，需要对发动机进行现场测试。
发动机的振动特性是瞬态的，且随机性较强，因此，测试技术需要足够灵敏、具有高精度和可靠性。
目前常用的测试方法有：1.激振法测试：该方法通过在振动系统中加入激振源进行测试。
它能够准确快速地获得包括频率响应、共振频率、腔体阻尼等振动系统参数，但该方法不能测试到机件的相互影响对振动的影响。
2.激光位移法测试：该方法利用激光来测量振动系统中的位移，能够更全面、准确地获取振动信息。
但此方法需要仪器成本高、技术难度大、现场操作受到干扰等缺点。
3.频谱分析法测试：该方法采用传感器对振动信号进行采集，并通过频谱分析来推断振动源和振动特性。
虽然操作简单易行，但由于信号受到环境干扰和测量误差等因素的影响，精度较低。
以上三种测试方法各有优缺点，需要针对具体情况选择合适的测试方法。
三、控制技术针对发动机振动噪声产生的原因和现场测试结果，需要采用合适的控制技术进行控制。
现阶段主要的控制技术包括：1.结构优化控制：通过改变材料和结构、降低质量和刚度等方式来减少结构噪声的产生。
但这种方法涉及到机器设计的核心理念，受到制造成本、性能和工艺等方面的制约，效果有限。
2.降噪隔振控制：通过降噪材料和隔振系统来降低振动噪声的传递。
该方法具有工艺简单、成本低等优点，但隔振系统对工作环境要求高，而降噪材料对声学性能要求高，这对产品的性能和可靠性提出了更高的要求。
航空发动机整机振动分析与控制
航空发动机整机振动分析与控制摘要：高性能航空发动机的结构复杂性和高温高速下的动态稳定性，航空发动机转子的气动设计与分析是牵引振动控制技术，装配过程控制技术是关键，振动测试技术取决于整机的振动控制技术。
根据航空发动机结构的复杂性，确定了技术结构和振动控制方案，并保持了控制技术的实用价值。
本文主要介绍了航空发动机整体振动控制技术的设计过程和装配过程，并说明了具体的验证过程。
关键词：航空；发动机；振动分析在航空飞行中，发动机是动力保证，其工作的可靠性直接关系到飞行安全。
发动机振动不仅影响发动机本身的工作，而且影响配件和仪器的工作，结构的发动机振动应力较大，甚至会最终影响发动机的可靠性。
航空发动机的振动故障在军用和民用发动机上是不同的，导致大量的发动机提前返回工厂，降低了发动机的使用寿命，增加了维修费用。
据统计，90%以上的结构强度失效是由振动引起的或与振动有关的。
避免飞机发动机研究的设计、生产、使用和维护。
从一开始，源可能导致故障，维护每个细节的具体使用，关注整个生命周期引擎的整个机器振动。
研究了飞机发动机的振动问题。
1航空发动机整机振动分析航空发动机一般安装在飞机或试验台架上，形成一个无限多自由度的振动系统。
所谓发动机的整机振动，在各种激振力作用下会产生的响应。
发动机故障会产生独特的发动机整机振动，故障不同，振动特征也不同。
发动机整机振动的主要故障类型包括以下几种：1.1转子不平衡在航空发动机中，转子材质的不均匀、设计的缺陷、热变形、制造装配的误差和转子在运行过程中有介质粘附到转子上或是有质量脱落等，使得实际转子的质心与形心不一致，因而使得转子出现质量不平衡。
转子不平衡是导致航空发动机整机振动过大和产生噪音的重要因素，它不但会直接威胁到航空发动机安全可靠地运行，而且还容易诱发其他类型的故障。
转子不平衡离心力所引起的振动，与其它原因引起的振动不同，具有固有特征，即动载荷与转速平方成正比，频率与转速相同。
振动仿真分析与控制技术在航空航天工程中的应用
振动仿真分析与控制技术在航空航天工程中的应用航空航天工程是现代科技的重要组成部分，其需要依靠高科技手段进行实现和完善，其中振动仿真分析与控制技术的应用十分重要。
振动在航空航天工程中是一个很常见的问题，它对飞机或者飞行器的飞行品质起着很大的影响。
因此，掌握了振动仿真技术，可以更好的了解和控制飞行器在飞行过程中遇到的各种振动问题，更好的保障飞行的安全和顺利进行。
一、振动仿真分析技术的应用振动仿真分析是一种利用计算机技术对工程结构或系统进行振动分析的方法。
它可以利用有限元法、边界元法、模态分析等方法对结构或系统的振动特性进行研究，分析特定工况下工程结构或系统的变形、应力和振幅等信息，预测并评估振动可能造成的影响和危害。
在航空航天工程中，振动仿真分析技术常用于飞机、火箭、卫星等工程结构的振动特性分析，如飞机发动机的振动分析和控制、卫星运载系统的振动分析等。
在飞机发动机的振动仿真分析中，如何设计有效的振动控制策略是非常重要的。
一般来说，飞机发动机的振动可以通过主动控制和被动控制两种方法进行控制。
主动控制是利用外部力学或电子设备来控制发动机振动的一种方法，如利用机电传感器对发动机进行控制；被动控制则采用控制弹性材料等可以控制振动的材料对发动机进行控制。
实际上，目前最常用的方法是采用主动控制的方法，因为被动控制的方法在设计和施工中耗时较长，且成本较高。
二、振动控制技术的应用振动控制技术是一种针对工程结构或系统进行振动控制的技术。
它通过利用材料的分布或者运动方式来控制工程结构或系统的振动，以达到控制振动的目的。
在航空航天工程中，振动控制技术可以用于飞机、卫星等工程结构或系统的振动控制。
一般来说，振动控制技术可以分为三种：第一种是结构阻尼技术。
这种技术可以通过改变工程结构或系统的阻尼来控制振动。
它一般包括两种类型：一种是通过在结构中添加抗振材料，或改变不同材料在结构中的分布，来改变结构的阻尼；另一种是通过将阻尼器安装在结构中，利用液压或机械阻尼器来控制振动。
航空发动机整机振动特性分析
航空发动机整机振动特性分析摘要：本文以涡轮转子工作状态受扭情况分析为出发点，探讨了涡轮转子对涡桨发动机整机振动的影响。
分析得出：关键零组件的机械加工质量是影响航空发动机整机振动的最主要因素，两转子的动平衡质量是影响整机振动的直接因素，装配过程的调整质量是影响整机振动的诱发因素。
并给出了一些可行的整机振动控制措施。
关键词：涡桨发动机航空发动机整机振动控制措施涡轮转子1涡轮转子工作状态受扭情况由于转子系统的振动主要取决于转子系统的质心偏离旋转中心线的距离，即挠度；而对同一轴类零件，抗弯刚度是定值时，挠度大小只与轴所受扭矩成正比。
本文按理想模式简单估算涡轮轴在几种极限状态受扭情况，把其对振动的影响做一个直观的量化比较。
涡轮转子在工作状态下，轴主要受到如下三种扭矩作用：a.涡轮轴内花键分度圆偏心，引起转子质心偏离旋转中心线，质心上的离心力对轴产生扭矩M1。
b.涡轮转子与压气机转子采用松动花键联接，两转子不同心时，花键联接间有摩擦力矩存在，对轴产生扭矩M2。
c.由于涡轮轴加工的形位公差的存在，造成质心偏离旋转中心线，整个涡轮转子作用在质心上的离心力对轴产生扭矩M3。
2 花键联接间摩擦力矩产生的过程发动机压气机转子与涡轮转子采用松动花键联接，花键联接间隙允许两转子不同心，即旋转轴不同直线。
当涡轮轴相对压气机转子旋转轴中心线偏斜（或涡轮轴弯曲变形）时，花键联接下方的点啮合部分最短，上方的点啮合部分最长。
当发动机转子转动时，便可看到沿圆周的各花键齿的啮合长度不断变化。
设想在和涡轮轴一起进动的坐标面上观察，看到转子以一定速度自转，在0位置点啮合长度最短，在2位置啮合长度最长，当转子转动时，花键联接由0-1-2转动，涡轮轴内花键向左深入压气机转子后轴颈外花键中，齿上受到向右的摩擦力作用，相对的一面原在2位置的齿转到3位置再转到0位置，齿逐渐向右移动减小啮合长度，齿上受到向左的摩擦力作用。
在0-1-2面和2-3-0面的摩擦力大小相等方向相反形成摩擦力矩，力矩的方向垂直于涡轮轴，这种摩擦力矩使涡轮转子产生振动失稳。
航空发动机涡扇叶颤振分析与抑制技术研究
航空发动机涡扇叶颤振分析与抑制技术研究航空发动机作为现代航空技术的重要组成部分，其运行状态对于飞机的安全和性能具有重要影响。
然而，在发动机运行过程中，叶片颤振等问题可能会出现，对发动机的安全和性能带来不利影响。
本文将重点探讨航空发动机涡扇叶颤振分析与抑制技术的研究，为保障航空安全做出贡献。
一、航空发动机涡扇叶颤振的原因与机理1.1 原因涡扇叶片颤振是航空发动机中普遍存在的问题，其产生的原因较为复杂。
主要包括以下几点：（1）不同叶片之间的谐波干涉：当叶片振动频率相同或者相差很小时，容易出现谐波干涉。
（2）气动不稳定性：发动机工作时，通过叶片表面的气流产生激振力，其中存在一定的气动不稳定性。
当激振力足够强或者气流不稳定时，便会引起叶片振动。
（3）叶片本身的刚度和阻尼特性：叶片的刚度和阻尼特性是决定其自振频率和阻尼比的重要因素。
当叶片的刚度或阻尼发生变化时，其自振频率和阻尼比也会发生变化，从而引起叶片颤振。
1.2 机理涡扇叶片颤振的机理是叶片激振和非线性能量转移的结果。
其中，叶片激振包括气动激振和结构激振两种方式。
气动激振是由通过叶片表面的气流产生的气动力引起的，而结构激振则是由叶片自身的振动引起的。
叶片振动会使得非线性能量转移到其它振动模态上，这些模态的振幅进一步增强，最终致使叶片颤振。
对于航空发动机来说，叶片颤振问题的解决一直为人所关注。
二、航空发动机涡扇叶颤振的分析方法航空发动机涡扇叶颤振的分析方法主要包括数值模拟和试验两种方式，其中数值模拟采用计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）等方法，试验则包括基础实验和高速实验。
2.1 数值模拟数值模拟是一种重要的分析涡扇叶颤振的方法，其中，计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）应用广泛。
（1）计算流体力学（CFD）分析：CFD方法是一种解决流动问题的数值计算方法，可用于模拟空气流动和叶片气动力之间的相互作用。
CFD方法可以提供叶片表面的气动压力、速度和气动力等重要参数，从而帮助确定叶片的气动稳定性和颤振特性。
振动控制技术在航空发动机中的应用
振动控制技术在航空发动机中的应用随着航空业的飞速发展，越来越多的人选择航空出行。
而航空发动机作为飞行器的核心部件，在飞行过程中需要承受高速旋转和各种力的作用，容易产生严重的振动问题。
因此，研发出有效的振动控制技术，对于保障飞行安全和提高发动机运行效率有着至关重要的作用。
本文将从振动控制技术的应用角度，探讨航空发动机中振动控制的相关问题。
一、振动控制技术的意义振动对于发动机的运行是非常不利的。
一方面，振动易造成机械零件疲劳和损伤，导致发动机寿命缩短和维护成本增加；另一方面，振动也会引起机械噪声和空气噪声，影响舒适性和环境保护。
因此，控制振动是航空发动机设计中的重要问题。
振动控制技术是通过机械、电子、液压和控制等手段，对发动机运行中的振动进行有效的干扰和调整，达到减震、减振或消除振动的目的。
振动控制技术的应用可以增强发动机的可靠性和安全性，提高其功率和效率，降低损耗和噪声。
在现代航空发动机研发过程中，振动控制技术得到了广泛的关注和应用。
二、振动源的特点及其控制方法航空发动机中的振动源主要来源于以下几个方面：旋转惯量、惯性力、气弹性力、液动力和结构固有振动等。
基于不同振动源的特性和影响，在振动控制技术中应针对性地采取具体的控制方法。
（一）惯性力的控制航空发动机旋转部件的运行在产生离心力和向心力的同时，还会产生惯性力。
惯性力的大小与旋转部件的转速、流体位置和流量高度等有关。
当发动机工作在高转速时，惯性力会引起严重振动和噪声问题。
为了控制惯性力，可以采取多种方法。
一种是采用钢铸高弹性模式制作发动机减震器，能够有效吸收惯性力引起的振动；另一种是通过电子控制技术，实现自适应控制，使发动机的振动最小化。
（二）气弹性力的控制航空发动机中，流体的压力和速度往往变化很快，从而引起流体运动的气动力和弹性力。
这些力会对发动机产生振动和噪声，而且由于其非线性、非定常性和各向异性等特点，使其控制难度较大。
为了控制气弹性力，可以采用各种被动和主动控制策略。
航空发动机的振动与噪声分析
航空发动机的振动与噪声分析一、引言航空发动机是飞机的核心装备，因此其性能的稳定性和可靠性对于保障飞机的安全和运营至关重要。
然而，航空发动机在运行过程中会产生各种各样的振动和噪声，这些振动和噪声会对发动机和飞机的其他部位造成损害，影响飞机的安全性和使用寿命。
因此，对航空发动机的振动和噪声进行深入的分析和研究，对于提高发动机和飞机的性能和可靠性，有着重要的意义。
二、航空发动机振动的来源和影响（一）航空发动机振动的来源航空发动机振动主要来自于以下几个方面：1.气动力振动：由于流体在发动机内部的流动引起振动，例如气动力脉动、稳定振荡和涡激振荡等。
2.机械振动：由于发动机旋转部件的不平衡、偏心和失衡等原因引起的机械振动，例如旋转不平衡、转子动力学振动和齿轮传动振动等。
3.热振动：由于温度的变化引起的热膨胀和热应力等原因引起的振动。
4.控制振动：由于主要机构和辅助机构的振动控制不良、稳定性不足和调节不当等原因引起的。
（二）航空发动机振动的影响航空发动机振动的影响主要有以下几个方面：1.机械疲劳：振动是发动机疲劳和损坏的主要原因，长期的振动会引起旋转部件的疲劳裂纹和损伤。
2.噪声：振动会产生噪声，并通过外观结构传递到飞机的其他部位，影响飞机的安全性和使用寿命。
3.不良的舒适性：振动会影响机组人员和乘客的舒适性，同时也会影响飞行人员的工作效率和对发动机的观察能力。
4.其他方面：航空发动机振动还可能影响发动机的整体性能，例如燃油消耗、电力输出和环境污染等。
三、航空发动机噪声的来源和影响（一）航空发动机噪声的来源航空发动机噪声主要来自于以下几个方面：1.气体流动噪声：由于气体流动过程中产生的噪声。
2.旋转部件噪声：由于旋转部件的摩擦声和其他噪声引起。
3.内燃机噪声：由于内燃机原理产生的噪声，例如火花塞爆炸和燃烧噪声等。
4.排气噪声：由于排气过程中产生的噪声。
（二）航空发动机噪声的影响航空发动机噪声的影响主要有以下几个方面：1.人员健康：长期处于高噪声环境下可能会对人们的健康产生影响，例如失聪等。
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航空发动机振动及控制方法分析与研究
发表时间：2019-05-13T16:01:53.567Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：李云鹏王忠鹏
[导读] 本文综述了整机振动常见的故障类型及影响因素，并分析了发动机振动抑制的方式方法，对发动机振动控制具有一定的参考价值。
中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨 150066
摘要：航空发动机整机振动故障是发动机工作中较为常见并且危害较大的故障，且其所受影响因素较多，问题原因十分复杂，解决起来十分困难。
因此分析故障原因，提前设计减振系统保证发动机振动在可接受的范围内十分重要。
本文综述了整机振动常见的故障类型及影响因素，并分析了发动机振动抑制的方式方法，对发动机振动控制具有一定的参考价值。
关键词：航空发动机；振动；控制方法
引言
发动机振动又称整机振动，是指整台发动机装在试车台架或飞机上时，发动机和台架或飞机整个系统的振动。
发动机的振动是难免的，随着航空发动机推力和转速的增长，发动机结构承受的振动载荷越来越大，整机振动故障将严重影响航空发动机安全，在飞行中过量的振动会增加磨损，甚至导致严重故障和系统损伤。
因此，准确分析并提前设置减振措施，保证发动机在工作范围内振动指标不超出其承受范围是发动机研制中十分重要的课题。
一、典型振动故障类型及影响因素
安装在飞机或试验台上的航空发动机，是一个多自由度的振动系统。
所谓发动机的整机振动，是指该系统在各种激振力作用下所产生的响应。
发动机故障会产生独特的发动机振动，故障不同，振动特征也不同。
引起发动机振动的原因非常复杂，既有转子不平衡，轴承、齿轮碰磨引起的机械振动，也存在流体经过发动机流道时产生的激振力。
实际上导致发动机振动程度加剧的激振力主要表现为旋转件的不平衡力、气体的激振力，产生故障的部位则以转子、轴承和叶片为主。
（1）转子不平衡、转子不对中；
（2）转动件与静子件碰磨；
（3）发动机转子热弯曲；
（4）发动机同心度问题；
（5）发动机主轴承故障；
（6）附件传动齿轮、轴承损坏等；
（7）连接件松动、转子支承结构间隙超差；
（8）减振结构件失效；
（9）共振；
（10）不均匀的气流流动。
二、振动控制
2.1 转子的平衡
对发动机转子进行平衡，是降低发动机振动、提高发动机使用安全性、可靠性、寿命和效率的最重要措施之一。
利用平衡机在发动机转子转动状态能测定转子不平衡重量大小及所在位置，并确定平衡配重应加的大小与位置，这种平衡的方法称为动平衡。
目前转子动平衡工艺已较为成熟，动平衡过程中可将转子的残余不平衡量控制在很小的范围内。
但由于现行转子的平衡主要是二次平衡，即平衡好后的转子在总装时又要拆开重新装配，二次装配的影响较大，潜伏了激振因素，开展整机动平衡研究也许是提高动平衡效果的关键。
2.2 减振结构
临界转速时转子的振动十分强烈，因此在发动机设计时总是希望工作转速避开临界转速，但对于一些工作转速范围较为宽广的发动机，则常常无法避开临界转速，有效的减振措施是采用减振结构，采用减振结构可以显著的减小振动程度，航空发动机曾采用过各种各样的减振结构，挤压油膜阻尼器是效果较好的一种阻尼器，并得到了广泛的应用。
2.3 其它方法
转子与静子的碰磨事关重大，特别是在起动过程中，由于轴承游隙的存在以及气动力的影响，转子沿轴向方向会有窜动，在此过程中极易发生碰磨。
控制碰磨的措施之一是放大转静子的配合间隙，但是这对发动机的效率和性能影响极大，所以关键还需加强对转子的热弯曲及机匣冷却系统主动控制技术的研究。
连接件的松脱和预紧力不足同样会对振动产生很大的影响，控制此类激振因素的关键是应有适当的预紧力。
预紧力的选定相当复杂，过大会使连接件及拉杆承受较大应力，特别是在交变的温度载荷下极易疲劳损坏；而过小的预紧力则可能降低转子系统的刚性，以及在弯矩和扭矩作用下结合面的相对滑动和张开，致使转动非线性和振动失稳。
三、发动机振动控制建议
发动机研制过程中无法避免整机振动，即使是生产定型发动机，也常有一些因振动不合格而不能出厂，或使用中因振动问题而提前返修。
由于引起振动的因素十分的多，并且振动的故障模式也不固定，因此精确的检测发动机的振动数据十分的重要。
因此，应当积极开展发动机内部振动测量技术的研究。
另一方面应积极开展发动机整机现场动平衡技术的研究。
由于发动机转子结构的复杂性，使已经分段平衡好的转子在装机后仍存在较大的不平衡,需要多次反复平衡和装配。
现在国外已经发展了先进的整机现场动平衡工艺技术,在试车台上根据发动机振动测量数据直接做整机平衡, 减少装配次数,从而大大降低了发动机的振动故障。
在发动机装机飞行后,一旦出现振动超差,则可以根据机载振动监视系统储存的数据在地面现场进行整机动平衡,不必进行地面试车,减少了维修费。
第三，深入研究挤压油膜阻尼器的理论及工艺实现方法，大力发展可变间隙挤压油膜阻尼器、弹性环式挤压油膜阻尼器、电流变液和
磁流变液挤压油膜阻尼器等先进的减振机构，并实现减振机构的主动控制也可以行之有效的改善发动机的振动环境。
五、结束语
振动控制事关发动机的使用寿命和安全，航空发动机整机振动控制技术对于防止飞行过程中事故发生、避免经济损失很人员伤亡具有重要作用，国内外对此日益重视。
通过对发动机振动因素的分析，在发动机设计过程中采用合理的结构和方法来减小发动机振动十分重要，而振动测试技术的发展也为振动控制提供了有效的依据和手段。
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