航空发动机双转子动平衡方法研究

Rotor imbalance is the main reason for over-vibration of aeroengines. The dynamic balance for aeroengine rotors is usually carried out individually. Excessive vibration always occurrs when the aeroengine has been assembled because of the coupling effect of the dual-rotor through the intershaft bearing, multiple support bearings, squeeze film damper and rotor internal resistance in the dual-rotor engine. This project intends to consider several main nonlinear factors, such as the coupling effect of intershaft bearings, rolling bearing, squeeze film damper and rotor internal resistance. Based on the dynamic modeling and response analyzing, the nonlinearity of the dual-rotor system and the method of multi-parameter identification will be explored. The balance level optimization criterion will be obtained through sensitivity analysis. A new dynamic balance method will be proposed and proved by dynamic balance experiment of the dual-rotor system. The results of the project will enrich the theory of rotor dynamic balance. The method proposed will be valuable to the balance of aeroengines.

转子不平衡是航空发动机振动超标的主要原因，通常是对单个转子分别进行动平衡。由于双转子发动机中介轴承的耦合作用，多支承轴承、挤压油膜阻尼器和转子内阻等因素的影响，在双转子安装好之后，往往仍会出现振动超标问题。本项目拟考虑双转子航空发动机中介轴承耦合、滚动轴承、挤压油膜阻尼器、转子内阻等非线性因素，基于动力学建模与响应分析，探索双转子系统不平衡参数的非线性多参数识别方法；通过灵敏度分析获得平衡面优化准则，提出双转子发动机动平衡的新方法；通过开展双转子系统动平衡实验，验证本项目所提出动平衡方法的有效性。项目成果将丰富转子动平衡理论，所提出的方法对航空发动机本机平衡具有重要的应用价值。

转子动平衡是解决航空发动机振动超标的重要技术。本项目针对含有中介轴承、多支承、挤压油膜阻尼器的双转子发动机的动平衡问题开展工作。.根据双转子发动机的特殊结构，分别建立了弹性支承外转子，弹性支承内转子和复杂结构双转子的动力学模型；基于动力学建模与响应分析，探索转子不平衡参数的识别方法和动平衡技术。.建立了-弹性环式挤压油膜阻尼器-高压转子系统的动力学模型；采用增量谐波平衡法求解得到了系统振动响应的半解析半数值解，所得结果为复杂转子系统的动力学设计和转子动平衡测试与分析提供了依据。.根据转子加速时的响应信号，通过实验模态分析获得转子的振动模态，然后通过模态形状的灵敏度分析优化转子平衡策略；基于每个振动模式的正交性获得正交试验质量，并利用试验质量的影响系数最终计算校正质量；实验结果表明，与传统模态平衡法相比，此方法不仅免除了转子模态参数的计算，而且可以提高20%平衡精度。.提出了一种基于无监督深度学习的转子无试重的动平衡方法；利用卷积网络的参数共享机制来无监督地学习不平衡力；通过转子的动力学模型，对具有预设不平衡的双盘转子的力学模型进行数值模拟动平衡；与经典影响系数法进行了转子动平衡对比实验，证明该方法不仅可以使转子振动大大降低，而且可以节省转子动平衡成本。.项目的研究成果将丰富转子动平衡理论和技术，所提出的方法对航空发动机系统的动平衡技术应用具有重要价值。