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中国航班
CHINA FLIGHTS 44
摘要：随着现代航空技术的飞速发展，对
各方面需求提出了更高的要求，航空发动机的
结构也逐渐变得越来越复杂。航空发动机是否
有很高的安全可靠性，就直接能够影响到飞机
在飞行过程中的安全，以及给航空公司带来的
效益和发动机使用的年限和工作效率，而对于
发动机出现的故障，该怎样进行快速而有效的
判断以及监控，对于出现的故障是现在所有航
空公司都关心的问题。那么下面我们将进行研
究航空发动机在振动时出现的故障分析。
关键词：航空发动机；整机振动；典型故
障分析
我们将对航空发动机的整个结构构造及其
内部的部件来进行分析，从整机振动的一些工
艺参数和转子的不同控制方面来对它进行研
究，总结一些关于航空发动机振动的控制方法，
然后在这些方法的基础上，来分析航空发动机
在振动时出现的故障分析以及解决的办法，来
为航空发动机的设计和构造提供参考。
1航空发动机整机振动振源分析
1.1转子出现的故障而引起的振动
转子出现的故障有很多，比如转子不平衡、
转子积液、转静子摩擦、转子不对称等一系列
的问题。下面我们主要对转子不平衡和转子积
液来进行分析。
1.1.1转子不平衡
航空发动机产生振动而导致故障的原因，
大部分都是由于不平衡来造成的。而转子的不
平衡，可能就是由于转子设计过程中出现的一
些问题和在转子进行安装时产生的误差，以及
转子本身材料的不均匀等造成的，而有一部分
可能就是在转子的运行过程中，使得一些多余
的粒子来粘附到转子上，随着它的运行，转子
的行心和实际的质心就会产生不同，所以就会
导致转子在质量上出现的不平衡。而这也是航
空发动机出现故障的主要因素，它不但能影响
航空发动机的飞行安全性，而且还很容易的诱
发其它故障。转子振动的不平衡引起的故障是
对整个航空发动机的影响比较大的故障，所以
我们要对它采取一定的措施来除去故障。而造
成这种转子不平衡的原因，与其它的原因有些
许的不同，其转子不平衡是具有一定的特征的，
其转子的载荷和他转动的速度的平方是成正比
关系的，而转子的频率和转速是相同的。而以
前很多的科学家提出了各种各样的方法，来使
转子不平衡的这个因素解决，比如杨玲是根据
发动机的转子在出现各种故障时的特征来进行
分析，他认为发动机产生振动的原因主要就是
转子的高低来引起转子之间的不平衡。
1.1.2转子积液
在一般情况下，航空发动机内的压气机有
很多的结构，但是通常采用是筒式的结构，而
这个筒往往是呈鼓形的。而压气机的左右支撑
处密封往往都是很严的，常常在进行发动机的
调试时，会出现漏油的现象，从而就会使得筒
内积下油，而鼓筒内的转子一般都是刚性的，
也可以说它是柔性的，因为它是介于这两个之
间的，如果转子在桶内出现积油的情况，而转
子的转速不是很高时，筒内的液体分布一般都
是均匀的，但是当转子的转速和支承的临界转
速差不多时，然后鼓筒内的积油量就会逐渐增
加，转子也会从刚性慢慢变得柔性变形，然后
桶内的液体分布就会逐渐偏离转子的重心。当
转子的转速到达支撑临界转速之后，桶内的液
体就会形成一个油团，这个油团的频率会和转
子的频率不相同，然后就会对转子产生影响，
导致转子的自身激发振动。而他的振幅一般都
发动机漏油
是很大的，这样的话就会给转动轴承加了很大
的载荷，然后也会使转子的叶片和匣子出现一
定的故障摩擦，会严重损坏发动机的结构，使
发动机出现故障。
1.2支承刚度的非线性
在对转子整个系统进行设计时，一般传统
的理论设计方法都是线性的，而这样往往不能
满足发动机在进行发动时的需求，也不能准确
地反映在振动时的特征，从而就会造成在发动
机进行一定的工作状态时出现故障。所以要对
转子在支撑刚度的非线性下进行研究，出其
主要的原因，而一般往往都是滚动轴承的设计
造成的。
滚动轴承：
所有的航空发动机的主要轴承都是采用滚
动轴承的，因为滚动轴承的优点有很多，适宜
用到主轴承上，它的摩擦系数比较小、尺寸也
比较小，而且不管在任何情况下用到的润滑油
的量也比较少，减少了能源的浪费。现在随着
科学技术的发展，航空发动机的发展也是朝着
高质量，高要求的方向发展，而作为它的主要
部件的滚动轴承也越来越受到人们的关注，它
质量的高低是否符合航空发动机质量的高低，
以及是否能够满足航空发动机的要求，而滚动
轴承中的线性和非线性，以及滚动轴承中的滚
珠和位置的变化来引起滚动轴承的总体变化，
所以会使得整个滚动轴承的结构更加复杂。而
他往往是发动机出现故障的又一个重要因素。
1.3气流引起发动机的故障
在航空发动机进行飞行过程中而产生的气
流中，会有很多因素会对航空发动机的振动产
生影响，当航空发动机经过转子叶片引起的气
流这段区域时，而整个发动机的动力将会受到
影响。由于气流对整个发动机会产生周期性的
影响，所以会造成叶片的周期性振动。在航空
发动机进行飞行过程中，其里面的转子会存在
积液的现象，然后严重导致发动机的漏油，也
严重影响着压气机的效率，所以要采用适当的
办法对其进行封严。因为气流产生的效应会使
发动机在行进过程中产生压强分布不均匀的现
象，而所有的气流压强也会不均匀分布，在进
行所有气流的合成之后，会产生一个力来使得
转子产生不稳定性，进而引起振动。在大多数
情况下认为，很大的轴向速度是导致产生气流
的主要原因，所以为了减小因气流产生的振动
力量，就要采用一些措施来减小气流在振动机
周围的速度。而目前最常用的就是加上反预旋
装置和进行四周的遮挡，以上方法都在航空发
动机中得到了广泛的应用。
2结语
引起发动机振动的故障原因有很多，上面
只是一些典型的原因，希望通过对以上的研究
来对航空发动机产生故障的原因提供一些参
考。而对于解决这些故障的方法，不管是国内
还是国外，都有先进的技术来解决，但是与我
国实际的航空发动机工程联系不够密切，所以
需要更进一步提出解决这些故障的方法，为我
国航天工业做出一定的贡献。
参考文献
[1]缪海林.基于模型的转子系统不平衡
量识别的鲁棒方法研究[D].南京：南京航空
航天大学,2012．
[2]罗立，唐庆如.航空发动机振
动与平衡研究[J].中国民航飞行学院学
报,2014,25(2):57-60．
[3]晏砺堂，李其汉.判断主不平衡转
子的方法[J].航空动力学报,1988(4):37-
40+97．
关于航空发动机整机振动典型故障分析
赵风超1 周文景2|1.91286部队；2.92635部队