门艳杰

摘 要：航空发动机与航空设备的运行有着直接关联，为了促进我国航空航天领域的发展，促使该领域不断有新的血液融入，相关人员需要不断加强研究力度。航空航天领域是我国科研工作的重要内容，我国政府部门对此非常看重，每一年都会投入大量的科研资金。经过科研人员长时间的努力和付出，我国航空发动机整机动力学研究取得了非常可观的成就，同时也在向着更深层次的领域快速发展。本文就是对航空发动机整机动力学研究进展和展望进行深入探究，希望对相关人员有所启示，促进我国航空航天领域的可持续发展。

关键词：航空航天；发动机；整机动力学；进展

通过对航空发动机运行状态进行深入调查可以了解到，发动机实际工作中会受到气动和机械激振等众多因素影响，从而导致发动机产生故障问题，降低了航空航天设备运行的稳定性和安全性。如何避免外界因素对航空发动机造成的不良干扰，促进航空发动机抗干扰性能提升已经逐渐成为航空航天领域的热点研究课题。所以对于航空发动机整机动力学研究进展与展望进行探讨是具有现实意义的，下面就对相关内容进行详细阐述。

1 航空发动机整机动力学的研究进展

1.1 双转子固有特性研究

对于双转子运行进行分析，高压和低压转子的转动速度是根据二者工作线而不断发生改变的，需要明确工作线与内部和外部两个转子发动机临界转速必行会存在交点，这个交点也就是双转子发动机在实际运行过程中产生的转速点。以往科研工作人员对于发动机临界转速的计算方式主要是采用递矩阵法等，对过于复杂的动力反应进行科学计算。但是应用的计算方式具有很大局限性，在高阶临转素计算过程中会存在较大的误差。为了提升转速值计算的精准性，新时期众多科研工作人员都在积极地对双转子临界转速进行改进和研究。经过长时间的专研，科研工作人员创造出了带轴间轴承双转子系统的动力学模型，并且依据相应数值进行仿真实验，分析外部和外部转子转动速度存在的差值对双转子系统运行造成的影响进行了深入探究，并且得知，可以依据内部转子和外部转子转动速度的临界点，从而确定双转子系统的临界转速。

还需要注重的就是双转子耦合方面的研究，因为内部转子和外部转子的震动会导致承轴出发生耦合情况，而限制耦合情况的重要因素就是转子转动速度与二者之间的比值。所以因为耦合问题导致双转子动力系统运行不稳定，也是航空发动机整机动力学研究中的重点内容。熊纯等科研工作者对双转子的动平衡问题进行了深入研究，并且依据专业理论对计算模型进行了构建。研究过程中对一个转子和两个转子转动速度的比值进行合理设定，在对内部转子和外部转子施加不平衡的情况下，取得内部转子和外部转子上任意部位的振动数值，将利用影响系数法进行分析，使得动平衡研究领域取得了巨大进展[1]。

1.2 转子-滚动轴承的系统动力学

航空发动机整机运行过程中，滚动承轴的转子系统会涉及分岔、混沌等众多非线性的振动情况。所以科研工作人员有必要将科研目光投入到转子-滚动轴承的系统动力学研究中去，对非线性动力学情况产生的根本原因进行解释。科研工作者在深入分析航空发动机整机运动惯性和阻尼的基础上，对发动机的变刚度情况进行了深入研究，分析了因为变刚度所导致的非线性振动现象产生。在对称简支条件下对转子系统进行简化，构建旋转荷载下可以稳定运行的单一化滚动轴承，对转子非线性振动现象的产生进行深入研究，并且采用数值套入的方式对转子系统实际运行过程中产生的亚谐波和混沌现象进行更深层次的研究[2]。

1.3 转子叶片振动研究

科研工作人员对转子叶片的运行进行深入研究了解到，如果转子叶片在某一阶级产生的倍频，与转子系统具有的激振力频率具有一致性，那么转子叶片就会有共振情况产生。此阶段，受到发动机高性能和高质结构要求的限制，就会使得转子叶片就会产生相应的自激振动，从而致使转子叶片产生裂缝，对航空发动机系统造成严重损害。张大义等科研工作人员以涡扇发动机的运行原理为基础，对致使转子叶片受到严重破坏的根本原因进行了探究。经过大量研究和认证表明，如果发动机离散噪声强度过高，会对航空发动机整机结构造成严重破坏，同时也包括转子叶片。通常情况下因为疲劳破坏所产生的离散噪声在0.1～1kHz范围内，航空发动机自身运转也会导致噪声产生，其范围也是在0.1～1kHz范围内。所以转子在运行的过程容易产生共振，导致航空发动机包括转子叶片在内的整机结构受到严重破坏。受到噪声的影响导致转子叶片发生振动，从而加重了机械构件的损耗，缩减了转子叶片机械构件的应用年限[3]。

2 航空发动机整机动力学研究展望

我国众多科研工作人员不能只是满足于现阶段所取得的科研成果，还需要不断地加强研究力度，为我国航空航天领域实现可持续发展输入更多生命力。在日后的研究中，科研工作人员必定会重点研究航空发动机简化模型。通过上文叙述内容可以了解到，在航空发动机实际运行存在着复杂和非线性的特征，航空发动机的全面研究具有很高难度性。但是如果科研工作人员可以从航空发动机自身的结构和运行特点为切入点，利用专业的理论知识和丰富的实践经验，对航空发动机系统进行简化处理，从而创建出可以清晰呈现航空发动机动力学行为，以及动力学行为变化的科学模型。以这一模型为基础，科研工作者可以较为容易地找寻航空发动机行为或者是某一现象在设定参数下的发展规律。除此之外，航空发动机整机参数集成也是日后研究的重点内容，因为发动机实际运行中受到影响的因素众多，而且这些因素复杂多变。所以科研工作者可以对整机参数进行精细化模型建设，从容对参数变化对航空发动机运行影响进行全面分析。

3 结语

经过长时间科学研究，我国在航东发动机整机动力学方面已经取得了非常可观的成绩。但是众多科研工作人员还需要进一步加强研究力度，明确航空发动机整机动力学研究发展趋势。使得我国航空发动机动力学研究可以发展到一个新的高度，为促进我国航空航天领域发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]史峰，杜建标，程礼.双转子动力学研究[J].机械与电子，2011（10）：56-58.

[2]熊纯，都昌兵.双转子航空发动机转子动平衡研究[J].长沙航空职业技术学院学报，2011（02）：33-36.

[3]陈果.双转子航空发动机整机振动建模与分析[J].振动工程学报，2011（13）：619-632.