航空发动机转-静子碰摩力模型研究进展与展望

【作者】 曹登庆； 杨洋；

【机构】 哈尔滨工业大学航天学院；

【摘要】 高性能、高效率和高推重比是当今航空发动机开发与研制过程中不断追求的主要目标。采用小的动静件间隙,加之使用更为柔性的结构和附加更大的外载,因而使转子与静子的碰摩风险大大增加。转-静子碰摩属于次生故障,即一般由其他故障引起,如:质量不平衡、装配不对中、热膨胀、转子松动、油膜失稳和裂纹等。碰摩发生后往往会造成航空发动机部件的损伤,降低机械的运行效率,甚至会造成机组的破坏。碰摩力的表征是预测航空发动机转子系统动力学响应的关键问题,是为准确地评价碰摩造成的局部损伤,真实地反映碰摩故障的动态变化等研究提供分析方法和理论依据。本文结合接触和冲击动力学理论,对航空发动机转-静子碰摩力模型的发展给出了比较全面的综述,讨论了若干经典碰摩力模型的适用范围,并对已开展的航空发动机转-静子碰摩试验进行了划分和归纳。着重介绍了针对具有涂层的航空发动机转静件碰摩,新近提出的新型碰摩力模型;这一模型综合考虑了界面接触变形和结构变形,将具有软硬涂层的碰摩问题给出了统一的碰摩力表达式;针对涂层的软硬程度,给出了相应的近似表达式;并在转子试验台上开展了软、硬接触材料情况下的碰摩力表征试验验证。更多还原