一种航空发动机高压转子结构动力学设计方法
【专利摘要】一种航空发动机高压转子结构动力学设计方法，本发明确定了高压转子模型设计参数与转子振动特性之间的关系，从而为高压转子的动力学设计提供了设计方法和准则，对于发动机高压转子的设计具有重要的指导意义。本发明通过建立高压转子动力学模型与动力学方程，得到无量纲化特征方程；引入当量临界转速，通过当量临界转速确定高压转子系统两阶临界转速范围；通过配置残余不平衡量相位，改变了传统的平衡量配置方法；在设计中根据具体设计目标配置转子极转动惯量与质心转动惯量比；建立了转子支承刚度比的配置准则。本发明改变了传统的设计流程，实现了高压转子结构动力学的主动设计，有助于优化设计流程，缩短设计周期，具有重要的工程价值。
【专利说明】一种航空发动机高压转子结构动力学设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空发动机动力学设计领域，是一种航空发动机高压转子结构动力学的设计方法。
【背景技术】
[0002]航空发动机高压转子由高压压气机、高压涡轮和支承系统构成。一般情况下，将转子设计成刚性转子，而支承带有弹性，且在前支点配置弹支和挤压油膜阻尼器，如GE90和GEnx发动机就采用了这种设计方案。
[0003]对于高压转子的设计，目前的研究多聚焦于转子临界转速的配置和振动特性的分析与验证两方面。即要求一阶临界转速(平动模态)在发动机慢车以下，而二阶临界转速(俯仰模态)则在工作转速范围之内。发动机每次运行，都将通过临界转速。因此，需在支承处设计挤压油膜阻尼器，以减小转子通过临界转速时的振动。挤压油膜阻尼器一般配置在高压转子的前支点处。但阻尼器的阻尼效果将受到转子设计参数的影响。
[0004]总体上，目前在设计高压转子时，对于转子动力学设计而言尚不充分，例如模型参数如何影响转子的各阶模态，如何配置各支承参数，如何配置和预估转子的临界转速，残余不平衡量对各阶振动的影响以及模型参数对阻尼器效果的影响等方面。
[0005]国内外相关专利文献和论文中关于转子系统的转子动力学的内容多集中于转子的模态分析，数值计算与验证及动力学优化设计等。但是其研究背景主要依赖于现有型号和转子。由于没有将转子动力学设计贯穿于转子系统的整个设计阶段，其应用与具体的转子模型时效果突出，所以其拓展性受到一定限制。例如，在
【发明者】廖明夫, 谭大力, 耿建明, 王四季, 王俨剀, 杨伸记, 刘展翅 申请人:西北工业大学, 中国人民解放军92537部队