
科学技术与工程

中国技术经济学会
机动飞行条件下航空发动机转子系统振动特性综述
聂卫健 , 杨晓光 , 刘飞春 , 李坚 , 唐广 , 陈亚农
科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (21) :8973-8983
机动飞行条件下航空发动机转子系统振动特性综述
Review on Vibration Characteristics of Aero-engine Rotor System under Maneuvering Flight Conditions
航空发动机转子系统在机动飞行时会不可避免地承受离心载荷、陀螺力矩等一系列附加机动载荷的作用。这些载荷会影响转子系统的动力学特性,进而对飞行安全构成潜在威胁。梳理了全机落震试验、机动飞行条件下转子系统动力学特性仿真分析与试验、基础激励载荷下转子系统振动特性建模分析与试验等方面的中外研究现状,指出了当前研究在真实飞行工况精确模拟、热-固-气等多物理场耦合效应、多向多自由度机动载荷加载设备研发与试验技术等方面存在的局限性。未来研究应聚焦于机动飞行条件下转子系统瞬态响应的精细分析、整机动力学特性的全面建模与深入分析、热-固-气等多场耦合分析方法的创新发展以及实际服役环境下转子系统动力特性试验技术的体系化构建,以期为航空发动机转子系统在机动飞行条件下的结构安全设计提供参考依据。
Aero-engine rotor systems are inevitably subjected to a series of additional maneuvering loads such as centrifugal loads, gyroscopic moments, etc. during maneuvering flight. These loads can affect the dynamic characteristics of the rotor system, which in turn pose a potential threat to flight safety. The research status of the whole aircraft drop test, simulation analysis and test of dynamic characteristics of rotor system under maneuvering flight conditions, modeling analysis and test of vibration characteristics of rotor system under base excitation load were summarized. The limitations of current research in accurate simulation of real flight conditions, coupling effects of multiple physical fields such as thermal solid gas, research and development of equipment and test technology for multi direction and multi degree of freedom maneuvering load loading were pointed out. The future research should be focused on fine analysis of transient response of rotor system under maneuvering flight conditions, overall modeling and in-depth analysis of overall dynamic characteristics, innovative development of multiple field coupled analysis methods such as thermal solid gas, and systematic construction of test techniques for dynamic characteristics of rotor system under actual service environment, with a view to providing a reference basis for structural safety design of aeroengine rotor system under maneuvering flight conditions.
航空发动机 / 机动飞行 / 转子系统 / 振动特性 / 瞬态响应 / 多场耦合
aero-engine / maneuvering flight / rotor system / vibration characteristics / transient response / multi field coupling
| [1] |
姚星宇, 程涵. 谐调螺栓连接对转子系统动力学特性的影响[J]. 科学技术与工程, 2022, 22(10): 4229-4236. |
| [2] |
|
| [3] |
聂卫健, 邓旺群, 杨晓光, |
| [4] |
|
| [5] |
石怀涛, 袁振明, 佟圣皓. 基于观测器的转子系统不对中早期故障[J]. 科学技术与工程, 2022, 22(7): 2747-2753. |
| [6] |
|
| [7] |
刘超, 吴正洪, 林磊, |
| [8] |
|
| [9] |
张依, 李明. 船舶垂荡运动下具有平行不对中故障的转子-轴承系统动力学特性[J]. 科学技术与工程, 2025, 25(24): 10116-10126. |
| [10] |
|
| [11] |
王康, 张一凡, 孙天翔, |
| [12] |
|
| [13] |
聂卫健, 李坚, 唐广, |
| [14] |
|
| [15] |
路亿垦, 母博伟, 谢子强, |
| [16] |
|
| [17] |
|
| [18] |
Naval Air Systems Command.Airplane strength and rigidity, general specification: MIL-A-8860[S]. Patuxent River, MD: Naval Air Systems Command, 1987. |
| [19] |
Naval Air Systems Command.Airplane strength and rigidity, ground loads for carrier-based aircraft: MIL-A-8863(ASG) [S]. Patuxent River, MD: Naval Air Systems Command, 1960. |
| [20] |
Naval Air Systems Command.Airplane structures: JSSG-2006[S]. Patuxent River, MD: Naval Air Systems Command, 1998. |
| [21] |
姚念奎, 周栋. 固定翼舰载机的全机落震试验[J]. 飞机设计, 2014, 34(4): 31-36. |
| [22] |
|
| [23] |
豆清波, 杨智春, 刘小川, |
| [24] |
|
| [25] |
豆清波, 刘小川. 舰载机全机落震试验机翼升力模拟方法研究[J]. 振动与冲击, 2018, 37(2): 51-56. |
| [26] |
|
| [27] |
|
| [28] |
|
| [29] |
|
| [30] |
|
| [31] |
侯磊. 机动飞行环境下转子系统的非线性动力学行为研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2015. |
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
|
| [35] |
|
| [36] |
|
| [37] |
侯磊, 陈予恕. 常数机动载荷对航空发动机转子系统振动特性的影响[J]. 航空动力学报, 2013, 28(12): 2790-2796. |
| [38] |
|
| [39] |
朱洋, 沈承, 王斌. 大机动过载下不平衡转子的弯扭耦合振动分析[J]. 机械制造与自动化, 2024, 53(1): 15-19. |
| [40] |
|
| [41] |
高天. 机动飞行环境下航空发动机转子系统瞬态动力学特性研究[D]. 天津: 天津大学, 2021. |
| [42] |
|
| [43] |
刘凯凯, 姜文鹏, 史江海, |
| [44] |
|
| [45] |
陈毅, 侯磊, 林荣洲, |
| [46] |
|
| [47] |
贾胜锡, 陈俊屹, 张皓, |
| [48] |
|
| [49] |
祝长生, 陈拥军. 机动飞行时发动机转子系统动力学统一模型[J]. 航空动力学报, 2009, 24(2): 371-377. |
| [50] |
|
| [51] |
祝长生, 陈拥军. 机动飞行时航空发动机转子系统的振动特性[J]. 航空学报, 2006, 25(5): 835-841. |
| [52] |
|
| [53] |
李杰, 曹树谦, 郭虎论, |
| [54] |
|
| [55] |
李杰. 机动飞行条件下航空发动机双转子系统动力学特性分析[D]. 天津: 天津大学, 2015. |
| [56] |
|
| [57] |
徐敏, 廖明夫, 刘启洲. 机动飞行条件下双盘悬臂转子的振动特性[J]. 航空动力学报, 2002, 17(1): 105-109. |
| [58] |
|
| [59] |
徐敏, 廖明夫. 机动飞行条件下带挤压油膜阻尼器的Jeffcott转子的振动特性[J]. 航空动力学报, 2003, 18(3): 394-401. |
| [60] |
|
| [61] |
徐敏. 机动飞行条件下带挤压油膜阻尼器转子系统振动特性研究[D]. 西安: 西北工业大学, 2003. |
| [62] |
|
| [63] |
|
| [64] |
|
| [65] |
林富生, 孟光. 飞行器机动飞行时等速发动机转子的动力学特性研究[J]. 中国机械工程, 2003, 14(19): 1634-1637. |
| [66] |
|
| [67] |
张群岩, 符娆, 李飞行. 机动飞行时发动机转子振动特性的工程研究[J]. 科学技术与工程, 2011, 11(26) : 6498-6501. |
| [68] |
|
| [69] |
杨蛟, 曹树谦. 机动飞行条件下航空发动机双转子动力学实验研究[J]. 机械科学与技术, 2014, 33(9): 1434-1438. |
| [70] |
|
| [71] |
杨蛟. 机动飞行条件下航空发动机转子动力学特性分析[D]. 天津: 天津大学, 2012. |
| [72] |
|
| [73] |
白雪川, 曹树谦, 杨蛟, |
| [74] |
|
| [75] |
郑楠. 大机动过载条件下转子系统动力学建模与分析[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2022. |
| [76] |
|
| [77] |
范翔南, 陈曦, 张博, |
| [78] |
|
| [79] |
|
| [80] |
|
| [81] |
|
| [82] |
|
| [83] |
谢最伟, 贺少华, 吴新跃. 一种基于频响因子的转子系统基础冲击响应计算方法[J]. 振动与冲击, 2011, 30(9): 221-226. |
| [84] |
|
| [85] |
游震洲, 黄其祥, 王锋, |
| [86] |
|
| [87] |
贺少华, 吴新跃. 舰载旋转机械基础冲击响应建模和数值计算[J]. 爆炸与冲击, 2011, 31(6): 561-566. |
| [88] |
|
| [89] |
贺少华, 吴新跃. 一种转子系统冲击响应的计算方法-平均速度 Newmark-Riccati传递矩阵法[J]. 应用力学学报, 2010, 27(4): 823-829. |
| [90] |
|
| [91] |
贺少华, 吴新跃. 转子系统冲击响应谱分析法研究[J]. 兵工学报, 2010, 31(1): 22-26. |
| [92] |
|
| [93] |
杨泽东. 一种转子系统基础脉冲激励作用下响应的计算方法研究[J]. 机电信息, 2022(6): 74-78. |
| [94] |
|
| [95] |
纪进召, 贺少华, 吴新跃, |
| [96] |
|
| [97] |
徐敬岗, 邓景珊, 李峰. 基础激励下转子-轴承-支座系统动力学特性研究[J]. 噪声与振动控制, 2022, 42(5): 66-73. |
| [98] |
|
| [99] |
陈润田, 祝长生. 基础平动激励下的电磁轴承-柔性转子系统振动控制研究[J]. 机电工程, 2021, 38(6): 673-680. |
| [100] |
|
| [101] |
陈曦. 基础运动激励条件下转子系统动力学特性研究[D]. 西安: 西北工业大学, 2019. |
| [102] |
|
| [103] |
|
| [104] |
|
| [105] |
|
| [106] |
蔡群. 基础激励下的转子-轴承振动行为研究[D]. 大连: 大连交通大学, 2024. |
| [107] |
|
| [108] |
陈伟, 吴泽宇, 韩佳奇, |
| [109] |
|
| [110] |
颜文忠, |
| [111] |
|
| [112] |
杨泽东. 突加高能基础激励载荷作用下转子系统响应特性及稳定性研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2020. |
| [113] |
|
| [114] |
聂卫健, 王金舜, 唐广, |
| [115] |
|
| [116] |
聂卫健, 卢愈, 唐广, |
| [117] |
|
| [118] |
聂卫健, 杨晓光, 唐广, |
| [119] |
|
| [120] |
聂卫健, 杨晓光, 唐广, |
| [121] |
|
| [122] |
|
| [123] |
张欢. 考虑基础运动的转子系统动力学特性分析[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2014. |
| [124] |
|
中国航空发动机集团科技创新平台项目(CXPT-2022-031)
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