[发明专利]一种发动机整机振动测点选取方法和系统

说明书

本发明公开了一种发动机整机振动测点选取方法和系统，发动机整机振动测点选取方法，包括：确定发动机整机振动测点选取原则；建立所述发动机整机有限元模型；根据所述发动机整机振动测点选取原则和整机有限元模型，通过整机振动频响特性分析，确定发动机整机振动测点。本发明选取的发动机整机振动测点可以更好地反映转子振动特性(临界转速、不平衡载荷变化)；可以使用较少的发动机整机振动测点获得更多的转子振动特性信息；选取的发动机整机振动测点对转子振动特性变化更为敏感，有利于对发动机进行振动安全监控。

技术领域

本发明属于发动机测试技术领域，特别涉及一种发动机整机振动测点选取方法和系统。

背景技术

整机振动是航空发动机工作中不可避免的现象，振动产生的附加动负荷作用在发动机构件上，迫使结构材料疲劳，从而降低了发动机的可靠性。考虑到转子不平衡振动是发动机整机振动的主要来源，因此对整机振动的监控主要为对发动机转子振动的监控。

由于发动机转子位于发动机内部，难以直接对其进行振动监控，故一般通过在发动机外部机匣上布置振动测点，以监控其振动情况，但选取的机匣振动测点位置是否能够准确反映转子的振动特性，成为整机振动监控成功与否的关键。

目前对于整机振动监控的测点选取方法有两种，一种为在转子的弹性支承上粘贴应变片，以监控转子的振动。如图1和图2所示，这种方法一般在处于低温区域的高压转子3#弹性支承进行应变片贴片。另一种为在发动机外部机匣上布置加速度传感器，以监控转子的振动。这种方法中分别在发动机前、后端面各安装一个加速度传感器，考虑安装可靠性，加速度传感器一般通过螺栓安装在机匣安装边，详情见图3。

第一种在转子的弹性支承上粘贴应变片方法。该方法由于只在高压转子3#弹性支承进行贴片，因此无法监测低压转子的振动特性。此外该方法为了将应变片数据传输到数据采集设备，需在发动机内部进行引线，从而对部分零部件进行适应性改造，该过程复杂并且对相关零部件的安全性也有一定的影响，故该方法一般在发动机研制阶段的场内中使用，场外一般不采用该方法。

第二种在发动机外部机匣上布置加速度传感器的方法。该方法操作简单，在场内场外均适合使用。其缺点在于目前外部机匣振动测点选取主要凭借经验，由于各型号发动机结构存在明显差异，因此这种凭借经验传承下来的振动测点布置位置不一定能准确反映转子的振动特性，从而未达到振动监控的目的。因此，亟需研究一种能够解决上述问题的振动测点选取方法。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种发动机整机振动测点选取方法，包括以下步骤：

确定发动机整机振动测点选取原则；

建立所述发动机整机有限元模型；

根据所述发动机整机振动测点选取原则和整机有限元模型，通过整机振动频响特性分析，确定发动机整机振动测点。

更进一步地，所述发动机整机振动测点选取原则具体如下：

发动机整机振动测点需对转子振动特性敏感，发动机整机振动测点布置在轴向位置靠近转子支点的转子外传径向力路径上；

所述发动机整机振动测点需避免机匣结构局部振动的影响；

为保证所述发动机整机振动测点处传感器安装的可靠性，发动机整机振动测点选取在机匣安装边或稳固传感器的位置。

更进一步地，所述传感器为加速度传感器、速度传感器或位移传感器。

更进一步地，所述建立所述发动机整机有限元模型包括以下子步骤：

对发动机整机结构模型进行简化；

对简化后的发动机整机结构模型进行有限元建模；

对发动机整机有限元模型的结构特征参数进行校核。