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在第一代槳扇的研發(fā)測試中曾觀察到超聲速彎扭顫振現(xiàn)象。近代的商
用發(fā)動機風(fēng)扇趨向于不設(shè)葉冠,使其更易發(fā)生失速顫振。
在設(shè)計發(fā)展階段初期,渦輪和壓氣機葉片的振動問題難以預(yù)測,這是
由于激勵源通常位于發(fā)動機內(nèi)部,而且有時在臺架試車試驗中很難出現(xiàn)。
在有些情況下,引發(fā)結(jié)構(gòu)失效的有害激勵在新的發(fā)動機中并不出現(xiàn),它們
只出現(xiàn)在已經(jīng)積累一定程度疲勞損傷的發(fā)動機中。這時,即使對配有先進(jìn)
設(shè)備的發(fā)動機進(jìn)行全尺寸試車試驗,也不能檢查出全部潛在的葉片振動問
題。
航空力學(xué)問題分類
顫振是一種不穩(wěn)定現(xiàn)象,由于葉片振動,氣流通過葉柵時的氣動響應(yīng)
會產(chǎn)生負(fù)的氣動阻尼力,這會引起葉片振蕩,這種振蕩與葉片的某一自然
頻率非常接近,并且呈指數(shù)增長。顫振開始時通常是線性的,而極限環(huán)的
振幅一般認(rèn)為是由流動的非線性以及摩擦力或葉冠的非線性所決定的。
圖2給出了典型壓氣機常規(guī)顫振邊界的分布。如圖2所示,在發(fā)動機狀
態(tài)變化時,如在轉(zhuǎn)速增加或減小時,壓氣機或風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的動態(tài)工作線可能
會低于或超過穩(wěn)定工作狀態(tài)的工作線,與失速顫振邊≮缸第137章葉輪機械
氣動彈性界或喘振邊界相交。在多軸發(fā)動機中,動力回滯現(xiàn)象是一個主要
問題,它會導(dǎo)致高壓壓氣機的慢車失速和低壓壓氣機的減速失速兩種操縱
問題。發(fā)動機工作線除了是飛行馬赫數(shù)的甬?dāng)?shù)之外,它還對壓氣機與渦輪
的匹配關(guān)系很敏感,而且當(dāng)發(fā)動機狀態(tài)惡化時,它還會經(jīng)常明顯地進(jìn)行轉(zhuǎn)
換。(在稍后的部分中,我們會進(jìn)一步講述顫振的類型。
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