马辉　孙帆　殷帆丽　王迪　闻邦椿

摘要：以旋转叶片一机匣为研究对象，基于板壳振动理论，采用Hamilton能量方程及伽辽金模态截断法，建立了旋转悬臂板的动力学模型。研究了升速过程中不同的机匣刚度、不对中角以及最小间隙下旋转叶片的碰摩振动响应。结果表明：在不同的叶片转速下，叶片一机匣发生不同形式的碰摩，如点碰摩和局部碰摩；随着机匣刚度的增加，叶尖法向碰摩力增大，引起超谐共振的转速增多；随着不对中角口的增加，叶尖在升速过程中发生碰摩的位置減少，点碰摩持续的时间增加，局部碰摩持续的时间缩短；另外，在一定转速范围内，增加叶尖位置1的最小间隙会使叶尖发生碰摩的位置减少，同时也会使得由碰摩引起的超谐共振峰值降低。

关键词：板壳振动；叶片；悬臂板；角不对中；碰摩

引言

叶片是航空发动机的重要组成部分，叶片在高速旋转时对气体进行压缩和膨胀，为发动机提供动力。为了提高推重比，常用的做法就是减小叶片与机匣之问的问隙，然而这也使得叶片与机匣更容易发生碰摩，导致发动机的故障。根据统计数据可知，发动机损坏70%以上是由叶片的故障引起的。据美国运输部报道：在1962年至1976年问的417百万飞行小时中，10.2%的发动机转子事故是由于叶片一机匣之问碰摩引起的。由于叶片所起到的重要作用，国内外很多学者对航空发动机等旋转机械中的叶片进行了大量的研究。

Sinha建立了旋转悬臂梁模型，并用脉冲力模拟碰摩力，分析了叶片在脉冲力作用下的振动响应。……