小型涡扇发动机高速柔性转子系统动力学设计及试验研究

发布时间：2022-02-11 14:54

　　转子是航空发动机的重要构件,对发动机能否安全、可靠地工作有非常重要的影响。某小型涡扇发动机低压转子结构复杂,是一个超两阶弯曲临界转速工作的高速柔性转子,转子动力学设计和试验的难度很大。本文以某小型涡扇发动机为研究对象,开展了多盘多支点高速柔性转子系统的动力学设计和试验研究。首先分析了典型柔性转子系统的转子支承方案和支承结构,借鉴其结构设计特点和设计理念,分析了某小型涡扇发动机低压转子的结构特征,采用解析法推导了该转子系统的动力学方程,确定了动力学设计参数。结合转子的结构特点,建立了有限元计算模型,运用SAMCEF/ROTOR软件对转子动力特性进行了计算和分析,结果表明:转子需超两阶临界转速工作,为典型的高速柔性转子。基于动力特性随各设计参数的变化规律,确定了弹性支承分布、弹性支承刚度选取和支点布局方案,完成了该转子系统的动力学设计。在高速旋转试验器上开展了低压转子动力特性试验研究,完成了前两阶临界转速的试验验证,临界转速计算值与试验结果具有较好的一致性;针对低压转子在大状态时挠度较大的情况,开展了高速动平衡试验研究,取得了良好效果。文中取得的研究成果已应用在某小型涡扇发动机低压转子的设... 

【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

800发动机结构简图

图 4 JT9D 发动机的支承方案（LP：0-1-1；HP：1-1-0）Fig.4 Supporting Scheme of JT9D Engine（LP：0-1-1；HP：1-1-0）图 5 PW4000 涡扇发动机的支承方案（LP：0-2-1；HP：1-1-0）Fig.5 Supporting Scheme of PW4000 Turbofan Engine（LP：0-2-1；HP：1-1-0）于现代双转子涡扇发动机低压轴，虽然轴较细长（要穿过高压轴），较大，但是由于加工精度的不断提高以及转子系统动力设计水平的提涡扇发动机的低压转子采用3支点支承，并用刚性联轴器连接（见图5

图 4 JT9D 发动机的支承方案（LP：0-1-1；HP：1-1-0）Fig.4 Supporting Scheme of JT9D Engine（LP：0-1-1；HP：1-1-0）

【参考文献】：
期刊论文
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[5]整机结构设计的评估方法——结构效率[J]. 张大义,马艳红,梁智超,洪杰.  航空动力学报. 2010(10)
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[10]转子动平衡影响系数法改进[J]. 邓理博,程礼,李全通,龙霓东.  机械科学与技术. 2007(05)

博士论文
[1]航空发动机柔性转子动力特性及高速动平衡试验研究[D]. 邓旺群.南京航空航天大学 2006



本文编号：3620476