涂敷硬涂层的整体叶盘振动特性与阻尼解析分析

高 峰， 孙 伟

(1. 东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳 110819；2. 东北大学 航空动力装备振动及控制教育部重点实验室，沈阳 110819)

整体叶盘能够有效提高推重比和气动效率，刚性好，平衡精度高[1]，已成为第四、五代战机的必选结构。但是，整体叶盘在真实工况下对失谐具有更高的灵敏度，会促使局部振动超标，严重威胁发动机的可靠性与飞行安全[2]。相关统计表明，叶片的振动疲劳失效而引发的故障要占发动机振动故障的70%以上[3]。因此，叶盘结构的有效减振具有非常重要的实际价值和意义。

对于传统的榫接叶盘，一般利用摩擦阻尼器的摩擦耗能来降低结构的振动应力。Laxalde等[4]利用附加摩擦环实现了对轮盘的振动控制，单颖春等[5]利用凸肩干摩擦实现了对叶片的振动控制，陈俊杰等[6]利用叶冠干摩擦实现了对传统叶盘的振动控制。而对于一体化结构的整体叶盘，干摩擦阻尼减振实施起来比较困难。表面涂层技术主要是通过对结构表面进行性能优化，提高材料表面性能，实现结构性能的大幅提高。由金属基、陶瓷基或两者的混合制成的硬涂层具有较高硬度同时又具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀的能力，被广泛应用在汽车、航天等领域。近年来发现，硬涂层颗粒之间的内部摩擦还能够增加系统阻尼，降低构件的振动应力[7-10]，而且刚度可设计[11-12]，形成硬涂层振动控制研究的新方向，其振动特性分析已成为复合材料领域中非常重要的研究课题。Giulian等[13]研究了在PWAl484超耐热合金上沉积镍衣铝粉扩散强化的Pt薄膜在高温下的阻尼性能，结果表明，镍衣铝粉扩散强化的Pt薄膜提高了超耐热合金的在所有温度下的阻尼，在高温时效果尤其明显；……