双转子系统振动特性分析

李 超，金福艺

（长沙航空职业技术学院，湖南 长沙 410124）

目前先进航空发动机多为采用带有中介支承的双转子系统[1，2]，例如 F119、EJ200、F136、AL-31F-117S、AL-41F等。采用中介支承不仅可以减少一个承力框架，进而提高推重比，而且通过高、低压转子的反向旋转使转子系统工作过程中产生的陀螺力矩，在中介支承位置抵消一部分，避免外传[3]，大大提高了静子结构的可靠性。然而，中介支承的出现使得高、低压转子互相耦合，模态特征复杂，给分析和设计均带来一定的困难[4]。虽然众多学者对航空发动机转子系统展开研究[5-8]，但是多基于商用有限元仿真软件展开，使得对力学特征的理论分析和结构优化的方向均不够透明。马艳红[9,10]等提出了航空发动机转子系统结构效率的评估参数和计算方法，在一定程度上，可以合理的定量评价转子结构的合理性，但是未指出转子优化的方向。廖明夫等[11]提出了高压转子的结构动力学设计方法，“可容模态”[12]的设计思想可以有效降低航空发动机转子的共振峰值，但是在实际航空发动机双转子系统的应用上，依然具有一定的局限性。国外由于技术保密等原因，对航空发动机转子系统更深入一步的动力学设计理论与方法鲜有报道。

在充分总结前人经验基础上，本文建立了一种典型的带有中介支承的双转子耦合力学模型，基于拉格朗日方程获得转子系统振动微分方程解析表达式，通过解析解详细讨论了转速比和转动方向对双转子的涡动频率，不平衡响应和涡动轨迹的影响,探讨该模型对深入分析双转子的振动特性的重要意义。……