王立 梁昊天 周标 臧朝平

高速转子—支承结构系统动力学的缩尺相似设计方法研究

王立1梁昊天2周标2臧朝平2

（1 中国航发湖南动力机械研究所，株洲 412002；2 南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016）

基于相似理论提出了一种高速转子—支承结构系统动力学的缩尺相似设计方法。以某型涡轴发动机燃气发生器转子—支承系统总体结构为研究对象，考虑结构的动力学特性相似，建立了几何尺寸参数、支承刚度的缩尺比例，使缩尺后的转子—支承系统与全尺寸的原型相比，具有临界转速成比例、转子振型保持一致的动力学特性；随后，基于该缩尺模型，指导了供实验室使用的航空发动机整机试验器转子—支承系统的结构设计；最后，建立了整机试验器转子—支承系统的“超模型”并进行仿真计算，结果验证了该相似设计方法的合理性和有效性。

缩尺模型；相似理论；高速转子—支承系统；转子动力学

0 引言

转子—支承系统是高速旋转机械如航空发动机、燃气轮机的核心部件，直接影响了设备运行的安全性和稳定性，其动力学问题一直得到国内外学者广泛关注。原型试验是研究高速转子—支承系统动力学特性的重要手段之一，然而，由于原型测试耗时、搭建原型试验系统成本巨大，设计开发缩尺模型以代替原型的测试与仿真，仍是一种低成本、高效的设计与研究方法。

缩尺模型是指能够模拟大尺寸原型的小尺寸样件。高速转子—支承系统动力学缩尺相似设计的理论依据是相似理论，相似理论是阐明自然界和工程中各种相似现象的内在机理的学说[1]，通过相似理论可推导出缩尺模型与原型相似的必要条件。……