航空发动机的振动特性研究
航空发动机作为飞机的“心脏”，其性能和可靠性直接关系到飞行的安全与效率。在航空发动机的众多特性中，振动特性是一个至关重要的方面。对航空发动机振动特性的深入研究，不仅有助于提高发动机的设计水平和运行可靠性，还能为故障诊断和维护提供重要的依据。
航空发动机的振动来源多种多样。首先，旋转部件的不平衡是引起振动的常见原因之一。在发动机的制造和装配过程中，很难做到绝对的平衡，哪怕是微小的不平衡量，在高速旋转时也会产生显著的离心力，从而引发振动。其次，气体流动的不稳定也会导致振动。在发动机内部，气体的压力、速度和温度等参数不断变化，这种不稳定的气流作用在叶片上，就可能引起振动。再者，部件之间的连接松动、磨损以及疲劳损伤等，都会改变发动机的结构特性，进而导致振动异常。
航空发动机的振动具有多种表现形式。从频率上看，振动可以分为低频振动、中频振动和高频振动。低频振动通常与整机的结构特性相关，比如机匣的振动；中频振动可能与叶片的共振有关；高频振动则往往与一些微观的结构缺陷或局部的摩擦有关。从振动的方向上，又可以分为轴向振动、径向振动和扭转振动。不同方向的振动可能反映了不同部位的问题。
为了研究航空发动机的振动特性，需要运用多种先进的测试技术和分析方法。传感器技术是获取振动信号的关键手段。常见的传感器包括加速度传感器、位移传感器和速度传感器等。这些传感器能够将发动机的振动转化为电信号，以便后续的处理和分析。在测试过程中，如何合理地布置传感器的位置和数量，以获取最有价值的振动信息，是一个需要精心考虑的问题。
信号处理和分析技术在振动研究中也起着举足轻重的作用。通过对采集到的振动信号进行滤波、放大、频谱分析等处理，可以提取出有用的特征信息。例如，频谱分析能够帮助我们确定振动的主要频率成分，从而判断振动的来源；而时域分析则可以反映振动信号随时间的变化规律。
在分析航空发动机振动特性时，还需要建立相应的数学模型。这些模型可以基于理论力学、流体力学和热力学等原理，对发动机的结构和工作过程进行模拟。通过模型的计算和分析，可以预测发动机在不同工况下的振动响应，为设计和优化提供参考。
动力传动系统扭转振动的分析及控制
任丽丽;施善;刘友波
【摘 要】随着国内汽车企业对车辆质量要求的升级，噪声振动的控制技术备受重视，来自系统设计相关的噪声振动需要靠实车测试及计算机模拟的配合来解决。动力传动系统的扭转共振就是一个这样的噪声振动问题，利用系统化步骤解决这个问题的优点是它适用于各种类型的车辆，仿真模拟是解决这个问题的核心技术。首先根据发动机到车桥整个动力系各单元部件的转动惯量、扭转刚度及阻尼来建振动力学模型，然后分析系统的自然频率、模态及频响，进行数模的开发过程与测试对比，这种方法对车辆性能优化问题非常有效。%Vehicle NVH control has gained
increasing attention of domestic auto makers in an effort to promote
vehicle’s quality. To solve the problem, the integrated product testing
and simulation modeling are necessary. One example of system NVH
problem that can be benefited by this approach is the powertrain torsional
vibration. The key technology in this approach is the development of an
effective simulation model. First of all, dynamic parameters such as the
torsional stiffness, moment of inertia and torsional damping of individual
parts are measured or calculated. Then, these parameters are used to
第３９卷第５期 ２０１３年１０月 航空发动机 Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ Ｖ０１｜３９ Ｎｏ．５ ０ｃｔ．２０１３
航空发动机整机振动控制技术分析
刘永泉 ，王德友 ，洪杰 ，吴法勇 ，姜广义 ，黄海 （１．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳１１００１５；２．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京１００１９１）
刘永泉（１９６３），男，自然科学研究员，中 航工业沈阳发动机设计研究所总设计师，主 要从事航空发动机总体设计与规划。
收稿日期：２０１３—０８—０９ 摘要：针对高性能航空发动机结构复杂性和高温高转速工况下动力学稳定性问题， 提出了航空发动机转子动力学特性设计分析是振动控制技术的牵引，装配工艺控制技术 是关键，振动试验测试技术是依赖手段的整机振动控制技术思路。总结了发动机结构动力 学计算分析技术、结构装配工艺优化技术、整机振动测试技术以及多年在发动机试验和试 车中遇到的振动故障特征分析经验，分析了目前发动机整机振动控制技术存在的问题，提 出了未来工作发展的思路。 关键词：整机振动；控制技术；装配工艺；测试技术；航空发动机
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｗｈｏｌｅ Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＬＩＵ Ｙｏｎｇ—ｑｕａｎ ，ＷＡＮＧ Ｄｅ—ｙｏｕ’，ＨＯＮＧ Ｊｉｅ ，ｗｕ Ｆａ—ｙｏｎｇ ，ＪＩＡＮＧ Ｇｕａｎｇ—ｙｉ ， ＨＵＡＮＧ Ｈａｉ （１．ＡＶＩＣ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｅｎｇｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＪｅｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，Ｂｅｉｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｔａｔｅ，ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｃｅｐｔ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ—ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ，ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｔｈｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｓｓｅｍｂｌｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｆｅｃｔ ｄｉａｇｎｏｓｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ ｏｆ ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｈｏｌｅ ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ａｓｓｅｍｂｌｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ
InternalCombustionEngine&Parts
0引言从广义角度看，汽油发动机是借助汽油这一燃料介质，在汽车行驶中将燃料的内能转化为汽车的动能。鉴于汽油燃料本身的粘性小、蒸发快等特点，选用这一燃料能通过汽油喷射技术系统进入气缸内部，然后经过处理使其处于一定的温度和压力水平，再通过火花塞技术组件点燃，这就使气体能够进行膨胀做工。在汽车上搭载汽油发动机，主要原因是其具有相对简单的技术结构，且造价成本相对较低、实际运行状态稳定、维修操作便捷。目前，汽油发动机已经广泛运用到多种现代设备中，如何妥善处理发动机运行中存在的振动、噪声问题已经成为人们关注的重点。本文正是围绕这一点，进行具体成因的探讨和分析，并提出有效的解决方法。1汽油发动机设备振动现象与噪声现象简述1.1振动现象与噪声现象的概念从振动现象来讲，是在技术状态下运动过程，也可以看作物体往复运动。通常，人们将振动现象判定为消极的技术因素，主要是由于其会给机械设备内部的组件带来更大的磨损、疲劳，从而导致机械设备可用寿命缩短。但是，振动也有一定的应用价值，如振动研磨加工技术、振动消除内应力技术、振动筛选加工技术等。对于噪声而言，物理学中将其定义为物体在无规则运动中产生的声音，这些声音往往会给人们生活、学习、生产和工作带来不良影响，甚至会在人们接收重要声音或信息时带来干扰。1.2汽油发动机振动现象与噪声现象的主观评价对于汽车驾驶者、使用者而言，汽车发动机产生的振动和噪声与使用者的主观认知具有一定相关性。不同驾驶者在使用汽油发动机时，往往会对设备运行带来的振动和噪声具有不同的喜好程度。例如，部分汽油发动机使用者更倾向于运动型交通工具，追求较为激烈的驾驶行为，这些使用者期望发动机能够在运行时产生较大轰鸣声。同时，也有汽油发动机的使用者更倾向于安静的驾驶环境，这部分使用者则希望发动机能在驾驶中产生较小的声音。1.3汽油发动机振动现象与噪声现象的客观评价在对发动机振动和噪声进行客观分析、评价时，应当注重以下几方面：汽车行驶中底板传来的声音、车椅给人体带来的振动、汽车方向盘给驾驶人带来的振动、能够传递给乘客或驾驶人的声音、座椅轨道部件振动等。2发动机设备产生振动与噪声现象的因素分析2.1齿轮进行啮合传递因素在齿轮组件在运行中出现的噪声，主要是体现在汽油发动机设备内，在齿轮的传动角度出现变化时出现的技术响应。在运行中，噪声的产生是轴承组件、齿轮组件、传统系统机座组件等部分的共同作用，激励源产生于齿轮的相互啮合处，再经过多种连接技术形式传递给车体结构。在齿轮组件啮合中出现的噪声大多呈现为“呜呜”声，其主要频率在200-1800Hz。2.2节气门进行打开/关闭操作因素节气门是发动机设备内部的重要组件，不论是执行打开还是关闭操作，都会让发动机传统系统及时进入瞬态响应阶段，在发动机内部出现摆动情况时，处于扭转反向状态的发动机设备转动速度也会出现变化，在变化中也会受到传动系统中旋转余量的影响。在出现摆动幅度不断增强的情况时，扭转脉冲信号将借助驱动轮组件、悬架组件等部分传递到整个车体，这就引起了振动、噪声情况的发生。在汽油发动机设备运行中，若出现扭矩速度不断增加的情况，实际引起的瞬态响应也会表现得更加剧烈。在进行节气门打度时，主要是依靠发动机产生的通矩增加幅度，这一参数需要进气歧管组件的容积进行限制。不难发现的是，这两个技术参数间存在一定的指数关系。当瞬时空燃混合物能够稳定在均匀技术条件时，进气歧管组件的容积也会具有较大的容积参数，发动机设备扭矩增加的速度也会变缓。2.3离合器分离/结合因素在汽油发动机设备中，导致振动和噪音现象的原因也产生于离合器组件。在发动机设备处于高档位运行状态，且汽车行驶速度范围在30-40km/h时，振动、噪声现象的产生往往表现十分剧烈。目前，诸多车辆在安装中带有自锁变矩器传动轴，在变矩器组件处于开放状态条件下，发动机设备的转速参数往往会开始逐步递增，甚至会超出既定抖动限制范围，这就会使发动机产生的扭矩脉冲处于被过滤状态。在这样的工作状态下，相比于汽车的后轮驱动，汽车前轮驱动出现振动现象、带来噪声问题等情况较为严重。2.4发电机进行运转时噪声因素在发动机设备进行实际运转时，需要发电机维持较高的转速水平。从这一层面看，发电机也是引起发动机设备要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要作者简介院梁建国（1988-），男，广东肇庆人，硕士，实验员，研究方向为汽车振动与噪音控制。发动机振动与噪声成因与解决方法研究
