航空發(fā)動機的故障類型十分復(fù)雜，總體上可分為性能故障、結(jié)構(gòu)強度故障及附件系統(tǒng)故障。從我國航空發(fā)動機的故障統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)坊偿，發(fā)動機性能故障約占總故障的10%~20%，結(jié)構(gòu)強度故障約占總故障的60%~70%宦狭。而無論哪種情況申建，故障的前兆和發(fā)展過程都體現(xiàn)在發(fā)動機轉(zhuǎn)子的振動上。

轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是航空發(fā)動機的核心系統(tǒng)乘碑，一旦出現(xiàn)故障敞峭，小則影響工作，大則造成嚴重破壞性事故蝉仇。因此，研究各種因素引起的航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動現(xiàn)象和機理殖蚕，是航空發(fā)動機動力學(xué)研究的重要任務(wù)轿衔。通過研究，既可以為有效的故障診斷和控制提供理論依據(jù)睦疫，也可以為解決先進航空發(fā)動機自主設(shè)計中的關(guān)鍵力學(xué)問題提供動力學(xué)理論基礎(chǔ)害驹。

航空發(fā)動機振動相關(guān)常見故障如下：

1. 轉(zhuǎn)靜碰摩故障

由于追求高的推重比及低的耗油率，航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)速越來越高蛤育，而轉(zhuǎn)子與靜子的間隙越來越小宛官，這樣就加劇了轉(zhuǎn)靜子間的碰摩故障發(fā)生的概率。轉(zhuǎn)靜子間的碰摩一旦發(fā)生瓦糕，將會使轉(zhuǎn)靜子間的間隙增大從而使其工作效率降低底洗，嚴重時還會使葉片折斷腋么。而封嚴結(jié)構(gòu)與軸之間的碰摩會使封嚴結(jié)構(gòu)損壞，并使軸局部發(fā)熱引起熱彎曲從而使振動加劇亥揖。同時贺跟，轉(zhuǎn)靜子碰摩將引起轉(zhuǎn)子發(fā)生非協(xié)調(diào)進動，因而在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生交變應(yīng)力绰瘾，促使轉(zhuǎn)子疲勞破壞简骗。

2. 不對中故障

基礎(chǔ)松動、安裝誤差蚜雏、承載后的變形以及工作時的熱膨脹等因素愕泣，都會造成各軸系之間的不對中故障。不對中故障會引起轉(zhuǎn)子軸向和徑向交變力附柜，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的軸向和徑向振動缓膀，進而引起軸承的磨損、軸的撓曲變形以及轉(zhuǎn)子與靜子間的碰摩等泉剔。

3. 熱彎曲故障

制造魂麦、裝配中的不平衡和起動過程產(chǎn)生的熱彎曲，是引發(fā)航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大振動的重要原因假却。轉(zhuǎn)子熱彎曲的產(chǎn)生钧失，通常發(fā)生在發(fā)動機停車后的冷卻過程中，因自然對流換熱夏跷，轉(zhuǎn)子下部比上部冷卻速度快哼转，轉(zhuǎn)子的上下表面存在溫度差而產(chǎn)生一定的熱彎曲，呈弓形狀態(tài)槽华，從而產(chǎn)生較大的不平衡壹蔓。當(dāng)再次起動時，致使振動響應(yīng)增大猫态，乃至產(chǎn)生轉(zhuǎn)靜子的碰摩故障佣蓉。

4. 葉片振動故障

航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片工作環(huán)境惡劣，葉片共振亲雪、顫振引起的疲勞斷裂等問題勇凭，一直是發(fā)動機故障的重要原因。葉片振動嚴重時會導(dǎo)致葉片的斷裂和飛失义辕，葉片飛失引起的突加不平衡虾标，更會引起大的瞬態(tài)振動，往往導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失穩(wěn)灌砖、轉(zhuǎn)靜碰摩璧函、葉片和軸產(chǎn)生裂紋、結(jié)構(gòu)松動等一系列故障晌叽。

5. 松動故障

承受長期循環(huán)交變載荷甲施、振動作用下引起的彎曲疲勞和塑性變形后互聪，發(fā)動機的連接螺栓會發(fā)生松動、脫落塌卜，導(dǎo)致支承剛度的不足和周期性改變标增，導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)振動異常。松動故障也往往伴隨著其他故障启脉，如不對中等杠卜。

6. 疲勞裂紋故障

發(fā)動機轉(zhuǎn)子承受高溫、高速和突變載荷作用综澄，容易產(chǎn)生疲勞裂紋坠屹，并不斷擴展直至引發(fā)斷裂。

7. 滾動軸承故障

在航空發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機神卢、渦輪系統(tǒng)中兵扭，滾動軸承仍是一個容易出現(xiàn)故障的部件。現(xiàn)場研究表明袒碍，大約有90%的滾動軸承故障與內(nèi)圈或外圈的缺陷有關(guān)脾鸠，其他10%與滾動體或保持架的故障有關(guān)。另外滾動軸承處存在強烈的非線性因素舆床，為解決滾動軸承的故障棋蚌，應(yīng)深入研究其非線性動力學(xué)機理。

航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障模式多挨队、機理復(fù)雜谷暮，更重要的是各個故障往往不是單一存在，一個故障的產(chǎn)生通常會引發(fā)或伴隨著其他故障盛垦。多種故障的耦合以及非線性因素的存在湿弦，大大增加了動力學(xué)分析的難度，這為我們研究工作帶來了極大的挑戰(zhàn)和機遇腾夯。

（聲振之家）

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