西北工業大學楊永鋒教授課題組：無試重瞬態高速動平衡方法

分類：科學
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研製先進航空發動機是建設創新型國家，提高我國自主創新能力和增強國家核心競爭力的重大戰略舉措。轉子作為發動機的核心部件，其動力學性能直接關係到發動機研製的成敗。隨著科學技術的發展，各類轉子的性能不斷提高，結構日趨複雜，轉子系統不斷向高轉速、細長軸的方向發展，其工作轉速往往高於彎曲臨界轉速。在高轉速下運行，即使很小的不平衡量也可能產生較大的不平衡力矩，從而嚴重影響轉子運轉的平穩性和可靠性，轉子的不平衡故障也會誘發和伴生其他多種故障，如雜訊、軸承磨損、動靜件的碰摩等。一旦轉子的平衡狀況得到改善，這些故障也將隨之消失。因此，對柔性轉子進行嚴格的動平衡已成為航空發動機設計和製造中必不可少的一個關鍵步驟。
西北工業大學楊永鋒教授課題組在轉子動平衡領域取得了豐碩的成果，具體包括：
  • 發現了轉子不平衡加速瞬態響應的特徵點與不平衡量大小之間的映射規律。
  • 建立了變速轉子的瞬時不平衡響應特徵量的精細積分演算法，提出了複雜高速轉子的多階多轉速瞬態動平衡方法。
  • 在考慮參數不確定性的情況下研究了轉子系統穩態和瞬態不平衡響應特性。
  • 提出了無試重瞬態高速動平衡方法，研製了該方法的軟硬體系統。
《無試重瞬態高速動平衡方法》是作者長期對無試重瞬態高速動平衡方法進行理論與試驗研究成果的總結，該方法以實測的轉子加速瞬態響應信息為輸入，結合轉子固有模態信息進行轉子不平衡識別。
無試重瞬態高速動平衡方法
楊永鋒等著
北京 : 科學出版社, 2025. 3
isbn 978-7-03-080504-1
本書提出的無試重瞬態高速動平衡方法是一種以實測的轉子加速瞬態響應信息為輸入，結合轉子固有模態信息進行不平衡識別的全新高速動平衡方法。該方法的核心是不平衡量大小的識別和不平衡方位的確定，其突出特點是無試重，原始輸入是瞬態加速響應、轉速和鍵相信號。由於該方法具有無試重這一顯著的特點，因此無須在轉子上設計專門的加試重環節和結構，避免了設置加配重面帶來的重量增加、應力集中等一系列問題，有效解決了轉子可能存在的加試重難的問題。與定轉速下的穩態平衡方法相比，無試重瞬態高速動平衡方法只需採集一次加速起車的瞬態響應，不需要轉子在高轉速下長時間停留，杜絕了高轉速下實施平衡操作的風險。無試重瞬態高速動平衡方法不需要轉子多次起停車，也不需要專門的平衡設備和儀器，大幅度提高了平衡效率。

本書以無試重瞬態高速動平衡方法為核心內容，從單盤轉子、多盤轉子到實際複雜轉子的高速動平衡，特別是對作者提出的「無試重」這一突出特點進行全面論述，包括平衡理論分析、模擬和試驗研究以及實用性的驗證等。

本書相關研究得到了國家自然科學基金項目(項目批准號：11972295，12172289)、航空發動機重大專項子課題(項目批准號：n2017mc0065)、中國航空發動機集團航空發動機振動技術重點實驗室開放項目(合同編號：ky-1003-2023-0010)的資助。
隨著旋轉機械領域的快速發展，轉子動平衡的理論與分析方法也在不斷更新，未來應著重提高無試重瞬態高速動平衡方法的建模精度、分析效率和通用性。

本文摘編自《無試重瞬態高速動平衡方法》（楊永鋒等著.北京 : 科學出版社, 2025. 3）一書「前言」「第1章緒論」，有刪減修改，標題為編者所加。
isbn 978-7-03-080504-1
責任編輯：

（本文編輯：劉四旦）
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