航空发动机叶片声振模态试验方法研究

陈国一，雷霆，王和，刘军，李丽远

（1．天津航天瑞莱科技有限公司，天津 30000；2.北京强度环境研究所，北京 100076）

引言

叶片作为航空发动机关键部件，其工作环境复杂恶劣，经受复杂载荷环境，极易发生损坏[1]，并且发动机的叶片经常进行高周疲劳试验，而叶片的模态分析可以为高周疲劳试验提供数据支撑，有效开展后续高周振动疲劳试验[2]。也可通过模态分析和有限元结算结果相比较，验证有限元计算的准确性。但叶片自身的质量较轻，采用接触式传感器对试验结果可能会存在附加质量影响。目前国内外均利用激光等非接触测量技术解决这种问题，但是这种试验方法中的成本较高，试验的过程也比较复杂。本文通过取某发动机某级动叶叶片进行模态测试分析，采用声压传感器进行模态试验，与传统接触式测量方法进行比对，通过前三阶次的固有频率、振型、阻尼对比分析，最终确定针对叶片模态试验的最适用方法。

1 基本理论

叶片模态试验中，一般利用加速度传感器进行模态试验，采用力锤进行激励，获取加速度传感器的响应信号，对激励信号和加速度信号的传递函数进行模态拟合得到频率、振型、阻尼比等参数，这种方式在模态试验中比较通用，但对于叶片的这种轻质量结构件来说未必适用。而基于声振的互易原理，采用声压传感器进行模态测试，基于振动和声的互易性，在参考点激励，测量响应点的声压量级，得到两者的频响函数，进行模态参数拟合[3,4]。……