在我看来,发动机振动是衡量发动机工作质量的一个重要指标。过于严重的振动不仅会加速机件疲劳破坏,降低发动机寿命,而且还可能影响飞行器的乘员舒适度和仪表精度,有时甚至会造成结构或仪器损坏,因此,对于每种发动机的振动标准都有严格规定。
燃气涡轮发动机中主要来源于转子(即压气机和涡轮转子)、燃烧室以及传导部。引起这些振動的原因包括:
轉子的不平衡:高速旋轉時轉子的不平衡產生的離心力將激起垂直於轉軸的橫向振動,其頻率等於轉子的轉速,這是發動機振動的主要來源。
轉子的共鳴:當轉子達到某一特定速度時,強迫振動與固有頻率相耦合,此時會出現強烈的振動,並且在這個瞬間,發生著較大的位移和弯曲,如果嚴重則會導致轉子擦傷機匣或碰撞葉片等結構。
氣流不穩定性及脈衝:壓氣機中的喘息響應以及燃燒室內不穩定的燃燒也能引起整體低頻纵向震荡。外界氣流變化、進氣通路中的支柱、葉片等均可導致氣流形成脈衝從而激發發動機橫向震荡或局部震荡。
傳導系統中的齿輪啮合無序所產生的震顫。
為了減少由於翻滾過程中產生的震顫,我們可以通過對發明過程中對翻滾進行仔細平衡(靜態平衡和運作平衡),以消除翻滾運動時所產生的非均勻力及力矩。此外,我們還可以調整翻滾剛性的程度或者使用彈性支架來確保臨界速度高於或低於預期工作速度。此外,在高速運行情況下,可以使用本車輛平衡方法使其在正常操作狀態下進行調整。如果需要更進一步地抑制翻滾擺幅,我們可以利用挤壓油膜阻尼器以減少其擺幅。
液體火箭引擎之所以具有廣泛分布隨機性的反應,它通常包含幾百赫茲至幾千赫茲範圍內,並且能量集中在該區域內。在任何情況下,一旦發現具有一種狹窄頻帶隨機反應或者單一正弦波形式,這通常意味著設計質量不足。在液體火箭引擎方面,由推進室與涡轮泵共同作用所產生的一系列問題最為突出,其中推進室對整體性能影響最大。它因為其設計特點與工作條件而受到控制,以此來避免由于推進室内部发生共鳴导致的问题。通过设置隔板或者声腔,我们能够减小这种问题产生对整个系统带来的负面影响。此外,还有其他措施,如設置液态阻尼装置,以及调整结构固有的频响特性,也被广泛应用用于减轻这一问题,并将摇摆范围限制在允许范围内。这对于确保整个系统运行顺畅至关重要,而这又依赖于如何有效地设计并实施这些措施,以实现最佳效果。而对于那些表现出次同步共鳴现象的情况来说,比如轴系进动物体绕轴承中心线运动,这种情况下的解决办法则更加复杂,因为它涉及提高临界转速、减少内部阻抗、避免干摩擦、选择弹性轴承座,以及改进密封设计等多个层面上的优化策略,以确保系统稳定运作,同时防止出现危险情况,如次同步共鳴发生时可能产生的问题,使得该过程变得极为复杂而困难。但是,与此同时,这些挑战也为我们提供了一种独特机会去探索新的技术创新与实践理念,从而进一步提升我们的科学知识水平与工程能力,为未来的科技发展奠定坚实基础。