欠采样在航空发动机涡轮叶片频率测量中的应用

2014-05-07符顺国赵行明郑宏兵

燃气涡轮试验与研究 2014年2期

符顺国，朱靖，赵行明，郑宏兵

(中国燃气涡轮研究院，四川江油 621703)

1 引言

现代航空发动机叶片随着技术要求的不断提高，其工作条件越来越恶劣，由此造成叶片故障频发，且往往造成灾难性后果。据统计，叶片故障占航空发动机故障的62%以上[1]，国内外航空发动机几乎都发生过叶片类故障[2～4]。因此对叶片振动特性的准确测量是发动机研制过程中的重要环节。

发动机工作过程中不可避免地会产生振动，若激振频率与叶片固有频率一致时，就会发生共振。叶片共振时，振动能量剧增，导致叶片破坏概率大大增加。叶片各阶固有频率和振型是结构承受力载荷设计中的重要参数，研究叶片振动需从这些参数入手[5～7]。实际工作中，叶片振动频率广泛，其中以低阶频率最为危险[8]。所以在发动机装配前，都要对其进行固有频率测试。

叶片频率测量通常是在满足奈奎斯特采样定理的前提下进行。根据奈奎斯特采样定理，动态测试的采样频率必须高于输入信号最高频率的2倍，这就给小尺寸、大刚度的高固有频率整体叶盘结构叶片的固有频率测量带来了难度。本文参考常虹[9]、王玉兰[10]等在欠采样算法方面的研究，首次将欠采样应用在航空发动机频率测量中，从理论分析和测试手段两方面着手，来实现对某型发动机高压涡轮整体叶盘结构叶片固有频率的测量。