小型航空发动机转子连接刚性分析与验证

吴长波，崔海涛，梁恩波，高雄兵

(1.南京航空航天大学能源与动力学院，江苏 南京 210016；2.中国燃气涡轮研究院，四川 成都 610500)

1 引言

转子动力学是航空发动机研制中的关键技术之一，也是航空发动机结构完整性研究中极其重要的内容[1]。长期以来，许多学者致力于转子动力学研究，并取得很多重大成果[2，3]。传统的转子动力学中，计算分析的主要内容是转子的临界转速、不平衡响应和稳定性等[4，5]，对柔性转子一般采用弹性环式挤压油膜阻尼器、金属橡胶阻尼器或对转子采用动平衡技术来达到减振的目的[6～8]。

某小型全轴流涡喷发动机，具有工作转速高，转子支点跨距大、刚性小等特点，其转子动力学设计问题特别突出。如何提高转子刚性并获得良好的转子支撑系统动力学特性，成为该发动机转子动力学设计中的关键问题。本文针对该发动机在原理样机阶段暴露出振动大的问题，在延续原理样机的弹性支承和转子相匹配、依然采用弹性环式挤压油膜阻尼器减振的基础上，对转子连接刚性进行了针对性改进。理论分析和试验证明，改进后解决了发动机振动大的问题。

2 原理样机阶段发动机转子动力学设计及试验情况

2.1 发动机结构

原理样机阶段的发动机采用了1-0-1支承方案，由5级轴流压气机、直流式燃烧室和一级涡轮组成，其转子结构示意图及局部连接结构见图1。

图1 原理样机阶段发动机结构示意图Fig.1 Engine structure in phase of principle prototype

2.2 发动机转子动力学特性

发动机转子两个支点的刚度对临界转速的影响见表1，表中K1、K2分别表示前后支点的刚度。……