基于临界转速与振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台设计方法

作者：廖子豪; 宾光富^*; 李超; 袁巍

来源：机械设计, 2021, 38(06): 45-50.

DOI：10.13841/j.cnki.jxsj.2021.06.007

• 动力学相似
• 临界转速
• 振型
• 有限元模型
• 涡轴发动机转子

针对涡轴发动机由于燃发转子零部件多、转速高、流固热耦合导致振动特性复杂,难以通过整机试验揭示振动特性机理的问题,在结构相似的基础上,采用相似设计基本理论,提出通过各阶临界转速之比相等和振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台的设计方法。首先阐述了相似设计理论并推导出转子系统质量、刚度和固有频率之间的相似关系表达式。然后以某型涡轴发动机燃发转子模拟实验台设计为例,在其工作转速的基础上,依照各阶临界转速之比相等与振型相似的设计原则,对涡轮盘、转轴、弹性支撑等模拟转子结构件进行反求等效设计,从而构建出同原型机动力学特性相似的模拟转子有限元模型,分析其前3阶临界转速及对应的振型,与原型机相应临界转速值最大误差为3.5%。最后通过试验测试该模拟转子实验台临界转速与振动响应,验证了该相似设计方法的正确性。该方法可拓展到类似转子结构的设计过程。

• 单位
  湖南科技大学; 中国航发湖南动力机械研究所; 机电工程学院