・９２・ 科技论坛 发动机振动对发动机性能的影响 杨光宇 （９１８９９部队，辽宁葫芦岛１２５００１） 摘要：作为航空飞机的原动力，发动机工作时要时刻保持着良好的工作状态，发动机直接影响这汽车的安全性能、动力Ｉｌ生能 环保性能，甚至是经济性能。发动机是一个能量的转换器，是将油气混合物转变成热能，通过气缸在内部燃烧，从而推动活塞运动，是热能 转化为机械能的原理，所以提高发动机的性能成为了科研人员攻克的重点。在社会的不断发展，科技的不断进步，发动机已经不断地被完 善，但是发动机还是有很多确定和不足，如果发动机出现问题，尤其在航空飞机上出现问题那后果是非常严重的，所以我们研究发动机故 障时的影响。好的发动机要具备可靠性好、效率高、低排放量、燃油消耗低，使用寿命长、维修成本低等优点， 关键词：航空；发动机；振动；性能；故障 １发动机振动的因素 的损坏。当气流流量小于规定值时，气流冲向叶片的凹面，而叶片的 每架飞机上都有专门的仪器对发动机的振动进行监测，从而可 凸面形成涡流，形成气流分离的现象。由于惯性形成对流情况，产生 以对发动机的状况进行预测，我们主要监测发动机的振动频率和振 压力差，造成气流流动、分离、中断现象。反复出现此类情况，甚至可 幅。这样对发动机的早期故障诊断有一定的数据分析，可以减少不 能气流逆冲出压气机，就形成了发动机喘振的情况。发动机由稳定 必要的事故和故障发生。而影响发动机性能的因素主要是飞机自身 到喘振有很多特点，压气机出口处高压气体倒流，压气机工作效率 涡轮效率突然下降，发动机转子转速急剧下降，涡轮内燃 重量、环境影响、发动机的振动、变速器、油路、电路、气压、噪音等因 急速下降，素。而我们所要研究的是发动机振动对飞机本身的影响。我们此次 气温度急速上升，我们可以根据发动机的这些特征来监控和预防发 要研究一下发动机振动对发动机性能的影响。 动机喘振情况。 ２影响发动机振动的因素 可以让发动机变为双转子或三转子结构来预防喘振现象，当压 发动机振动监测分总量监测和分量监测两种方法，通过这两种 气机数据偏离规定值时，双转子或三转子发动机可以自动调整转 方法可以分析出发动机振动故障主要是转子不平衡、转子不对中、 速，交接气压机进出口气流量，防止喘振状况的发生。当喘振将要发 转子变形、失速、喘振、碰磨、转子裂纹、密封不严、油膜震荡、转子支 生的时候，探测仪器把信号传给控制系统，控制系统分析数据，作出 撑松动、叶片缺损、爆震、齿轮和滚动轴承损坏等原因。发动机的功 判断，并下达指令给执行系统，执行系统做出反应和应对策略，来避 率比较大，运行时发动机的振动信号会被噪声的能量所影响，使振 免发动机喘振。喘振控制系统可以在气压机中间放气，也控制供油 动信号能量减弱增加了检测的困难。 频率，也可旋转导向叶片。驾驶员在操作时应注意给油均匀、飞机尽 ２．１转子对发动机振动的影响 量避免大幅度转向，如出现喘振情况应降低油门，直到油门与转速 发动机转子的振动时具有周期性，转子发动机气缸内，而转子 适配，减小飞机的迎角加大速度也可消减喘振的发生。 的运动轨迹直接影响着气缸的形状，在转子的每个翼面上有一个凹 ２．４爆震对发动机的影响 坑，它直接决定了转子发动机的压缩比，凹坑的大小和位置则影响 爆震时发动机会产生敲击声。轻微不连续的爆震声音相当清 发动机的功率，转子在气缸内运动是将气体燃烧转化为旋转动力。 脆，类似敲打铁片的声音。伴随着爆震的发生发动机会出现不同程 转子的侧面有两个油环、和侧面密封条，转子侧面和侧板之间应留 度的振动，而严重的爆震会使发动机剧烈振动，影响发动机的使用 有一定间隙，防止转子在运动时被卡住。 性能。发动机在大负荷功率工作时会出现爆震现象，负荷越大爆震 转子必须用特殊的材料制作，所以对材料有以下要求耐磨、耐 情况越严重。当发动机散热效果不好或者严重积碳的情况下也会发 高温、导热性能低、良好的铸造能力。ＡＶＭ系统能监控振动不平衡 生爆震，如严重者发动机直接报废，发动机于燃烧室内过度积碳，除 量的幅值和相位，能够通过数据计算出配平重量和配平位置。 了会使压缩比增大，也会在积碳表面产生高温热点，使发动机爆震。 假如低压转子振动超出控制范围，应对发动机进行常规检查， 过于稀的燃料空气混合比，会使得燃烧温度提升，而燃烧温度提高 检查无异常的情况下调节风扇叶片来减震，假如高压转子振动超出 会造成发动机温度提升，也容易引起爆震。要避免爆震情况发生，就 控制范围的话，应对对发动机进行探空分析，或者直接更换发动机。 要对飞机各部位，尤其是发动机进行必要的日常保养。以免影响飞 相位是指发动机转子往复运转时振动信号的情况的图示。我们看相 机的正常使用。 应的图形就会知道相位是否平衡。如果转子不平衡就在平面指定点 ３对发动机振动的控制方法 施加已知不平衡增量，并记录相应的振幅值和相位变化，这需要进 发动机振动对飞机本身的性能和强度影响很大，对飞机的使用 行多次发动机试车，统计数据并配平计算，直至平衡为止。 寿命和驾驶员的安全有很大危害。所以研究和减小发动机振动是十 ２．２齿轮和滚动轴承损坏对发动机振动的影响 分重要的，我们可以避免共振、减弱振源和隔振，从根本上解决了发 发动机属于旋转类机械，齿轮和滚动轴承是组成齿轮的重要部 动机振动对发动机的影响。减弱振源是降低发动机振动的重要途 分，如齿轮和滚动轴承出现故障对发动机的影响很大，齿轮和滚动 径，主要是在发动机的研发和制造中解决。避免共振就是避免飞机 这需要改变发动机的设计和飞机的各项参数来 轴承在运转中常出现的状况有，瞬间脱落掉块、磨损严重、运转失灵 中的频率相互重合，等。由于发动机的噪声过大对齿轮和轴承故障振动信号有很大影 实现。隔振就是在发动机共振无法避免的情况时，想办法来降低共 响，所以我们测得相应数据然后用函数进行计算和分析。振动加速 振强度，隔绝振动可以控制振源、产地过程、受振对象。这几种方法 度的型号是一个不稳定的信号，发动机轴承有多个振源，振动传递 都可以起到减小振动的效果，但是要彻底消除振动是不可能的，这 路径复杂，振源之间的振动会有冲击性，发动机电源和负载的不稳 还要我们共同的努力。 定都会影响信号的变化，而，发生早期故障会在周期性振动中反映 发动机作为飞机的原动力源泉，它的地位是无可取代的，发动 出来。 机的好坏直接影响着飞机本身的性能。而发动机的振动对发动机使 想要测出振动加速信号，首先要提高信号的信噪比，在获取振 用情况有着很重要的影响，所以我们要研究和控制发动机的振动， 动加速信号时，采取一路轴的转速信号，根据转速的波动情况，对振 以便于增加发动机的使用寿命和降低发动机故障带来的维修成本。 动加速信号进行等角度采集，并绘制成谱，能增大频谱的可靠性。 ２．３喘振对发动机的影响 喘振是气流沿轴线方向出现低频率、高振幅的动荡现象，会使 发动机出现强烈的机械振动，并在短时间内对发动机本身造成严重