一种航空发动机振动不平衡相位测试装置及试验方法与流程

本发明涉及航空发动机试车，特别涉及一种航空发动机振动不平衡相位测试装置及试验方法。

背景技术：

1、现代航空发动机的振动问题一直是行业内最关注的技术问题，而发动机转子振动不平衡相位测试技术尤为关键，直接影响后续的发动机配平质量和发动机试车成本。

2、现有航空发动机振动不平衡相位测试装置，采用在发动机转子机匣多部位安装传感器监测发动机振动、转速，利用数字信号处理技术，完成基准相位确定和振动不平衡相位提取。由于发动机内部转子-机匣结构复杂，转子工作环境高温高压，上述方法无法实现直接在发动机涵道内安装光纤传感器或其他传感器采集基准相位，而是通过间接测试换算得到转子振动基准相位值。

技术实现思路

1、本发明提出一种航空发动机振动不平衡相位测试装置及试验方法，在不破坏和改变发动机结构的前提下，在高压压气机标记键相叶片作为相位基准，利用非接触式光纤传感器拾取高压转子转速信号，拾取振动基准相位，实现了转子振动基准相位的直接测试，通过相关处理得到转子不平衡相位。与现有方法相比，提高了振动不平衡相位测试数据的可靠性及准确性，进而提升了后续发动机配平质量。

2、本发明提供了一种航空发动机振动不平衡相位测试装置及试验方法包含测试装置和试验方法。

3、本发明提供一种航空发动机振动相位测试装置，包括光纤传感器，光电转换器，三轴向加速度计，振动分析仪，试验计算机。所述光纤传感器安装在发动机转子叶尖附近，输出端通过光纤延长线与光电转换器输入端连接；所述光电转换器将光信号转变为电信号，其输出端通过信号线与振动分析仪输入端连接；所述三轴向加速度计通过振动支架安装到发动机中介机匣，输出端通过振动设备线转接盒，与振动分析仪输入端连接；所述振动分析仪负责对信号进行采集，并通过内置数据处理模块对信号进行相关处理；所述试验计算机通过以太网与振动分析仪连接，实现数据实时传输和程序端数据处理，并接入试车数据监控界面。

4、本发明提供了一种航空发动机振动不平衡相位试验方法，包括以下步骤：

5、步骤1：标记键相叶片；

6、在发动机装配前，从核心转子高压压气机某级盘一周叶片中选取1片叶片作为标记叶片，进行特殊涂层喷涂处理。在利用光纤传感器发射返回光谱时，普通叶片与带涂层叶片由于对光谱的吸收程度不同，进而通过光电转换器转换成不同的电压值。

7、步骤2：安装光纤传感器前准备；

8、这里采用光纤传感器进行发动机转速拾取，其探头前段最高使用温度可达1200度。保持发动机转子静止状态，在安装光纤传感器前，拆卸发动机外涵和内涵机匣堵盖。

9、步骤3：安装光纤传感器；

10、保持发动机转子静止状态，将光纤传感器探头穿过发动机外涵机匣孔探孔、内涵机匣孔探孔，插入到发动机内部。

11、步骤4：进行光电转换；

12、光纤传感器输出的信号接入光电转换器，进行光电转换。

13、步骤5：安装三轴向加速度计；

14、设计一种振动支架，将三轴向加速度计安装到振动支架上，通过支架安装到发动机中介机匣外表面上，拾取发动机水平和垂直方向振动信号。

15、步骤6：转子键相定位信号拾取；

16、在试车台运转时，光信号照到转子叶片上，带标记的键相叶片经过光信号时生成低幅值信号，进行变换提取作为转子不平衡相位的基准信号。

17、步骤7：求取多转速下振动不平衡相位；

18、同步采集振动信号与光纤转速信号，对振动信号与光纤转速信号进行互谱等处理，求取发动机转子多转速下振动信号的不平衡相位。

19、步骤8：加配重试车验证；

20、根据影响系数法，利用试重前后两次试车的振动数据计算振动不平衡影响系数；利用初始振动量和计算的不平衡影响系数求取配平质量和角度，进行试车验证。

21、本发明与现有技术相比，其优点在于：

22、本发明所述的航空发动机振动不平衡相位测试装置及试验方法，采用的光纤传感器由于其结构简单、不易受环境因素干扰、灵敏度高的优点，适合发动机内部高温高压的工作环境；采用的三轴向加速度计拾取发动机振动水平和垂直多方向振动信号；采用特殊涂层喷涂工艺对叶片进行标记，作为基准相位；结合振动分析仪的强大信号分析能力和程序端处理，高效准确得出不平衡相位。提高了振动相位测试数据的可靠性及准确性，进而提升了后续发动机配平质量。同时，本发明具有较好的移植性，对于未来的新型号发动机可以进行快速迭代实现精准测试，具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种航空发动机振动相位测试装置，其特征在于：所述的航空发动机振动相位测试装置，包括光纤传感器，光电转换器，三轴向加速度计，振动分析仪，试验计算机；所述光纤传感器安装在发动机转子叶尖附近，输出端通过光纤延长线与光电转换器输入端连接；所述光电转换器将光信号转变为电信号，其输出端通过信号线与振动分析仪输入端连接；所述三轴向加速度计通过振动支架安装到发动机中介机匣，输出端通过振动设备线转接盒，与振动分析仪输入端连接；所述振动分析仪负责对信号进行采集，并通过内置数据处理模块对信号进行相关处理；所述试验计算机通过以太网与振动分析仪连接，实现数据实时传输和程序端数据处理，并接入试车数据监控界面。

2.根据权利要求1所述的航空发动机振动不平衡相位试验方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种航空发动机振动相位测试装置，包括光纤传感器，光电转换器，三轴向加速度计，振动分析仪，试验计算机。所述振动分析仪负责对信号进行采集，并通过内置数据处理模块对信号进行相关处理；所述试验计算机通过以太网与振动分析仪连接，实现数据实时传输和程序端数据处理，并接入试车数据监控界面。一种航空发动机振动不平衡相位试验方法，包括以下步骤：标记键相叶片；安装光纤传感器前准备；安装光纤传感器；进行光电转换；安装三轴向加速度计；转子键相定位信号拾取；求取多转速下振动不平衡相位；加配重试车验证。本发明优点：高效准确得出不平衡相位。提高了振动相位测试数据的可靠性及准确性，进而提升了后续发动机配平质量。

技术研发人员：彭丹阳,经留洋,王国鹏,李郑,王海霞
受保护的技术使用者：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10