[发明专利]涡扇发动机风扇整机配平方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种涡扇发动机风扇整机配平方法及系统。

背景技术

航空发动机在研制及运营过程中都会遇到因风扇不平衡引起的振动问题，不平衡量的大小直接影响风扇的振动水平，如果振动超标则会影响发动机安全及乘客舒适度等，因此需要对风扇进行配平以降低发动机振动水平。

对于涡扇发动机来说，尤其是大涵道比涡扇发动机，风扇直径较大，一般的动平衡机不能满足其尺寸、功率等要求，且风扇不平衡量引起的振动与风扇转子转速、安装运行环境有密切关联，因此目前已有人提出了不需要专用平衡机，将发动机装在台架或飞机上即可完成的整机动平衡方法，但目前尚缺乏可实施的配平方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种涡扇发动机风扇整机配平方法及系统，能够尽量消除由风扇不平衡导致的振动超标问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种涡扇发动机风扇整机配平方法，包括：

在涡扇发动机运行到配平转速时，通过安装在涡扇发动机上的低压转子转速传感器和1号轴承振动传感器分别采集低压转子转速信号和1号轴承振动信号；

根据所述低压转子转速信号和1号轴承振动信号计算所述1号轴承振动信号时频转换后对应于配平转速的频率分量的振动幅度和振动相位；

根据所述振动幅度和振动相位，以及已知的风扇不平衡量在1号轴承振动测点的振动响应，确定风扇的配平量和配平位置；

在所述涡扇发动机停车时根据确定的所述风扇的配平量和配平位置对所述风扇采取配平措施。

进一步的，所述低压转子转速传感器的音轮上设有相位齿，且所述相位齿与所述涡扇发动机的各个风扇叶片均具有相对固定的周向角度关系；所述根据所述低压转子转速信号和1号轴承振动信号计算1号轴承振动信号时频转换后对应于配平转速的频率分量的振动幅度和振动相位的操作具体包括：

根据所述低压转子转速信号计算所述相位齿先于所述低压转子转速传感器的安装位置的角度θ；

采用快速傅立叶变换频谱分析方法确定1号轴承振动信号时频转换后的频率分量F和不平衡量振动波峰先于所述1号轴承振动传感器的安装位置的角度

根据所述频率分量F确定对应于配平转速的频率分量的振动幅度A；

根据角度θ和角度以及所述1号轴承振动传感器的安装位置先于所述低压转子转速传感器的安装位置的角度λ，计算出所述配平转速下1号轴承振动信号的频率分量的振动相位δ。

进一步的，已知先于所述相位齿角度δ₀的不平衡量n将引起的1号轴承振动测点的振动响应为所述1号轴承振动信号时频转换后对应于配平转速的频率分量的振动幅度A₂和振动相位δ₂；所述根据振动幅度和振动相位，以及已知的风扇不平衡量在1号轴承振动测点的振动响应，确定风扇的配平量和配平位置的操作具体包括：

根据所述不平衡量n和振动幅度A₂确定风扇不平衡量与1号轴承振动信号时频转换后对应于配平转速的频率分量的振动幅度的正比例关系；

根据计算出的振动幅度A以及确定的正比例关系，计算出对应的风扇的配平量；

根据计算出的振动相位δ以及已知先于所述相位齿角度δ₀和振动相位δ₂计算风扇配平位置相对于所述相位齿的角度。

进一步的，在根据所述低压转子转速信号和1号轴承振动信号计算所述1号轴承振动信号时频转换后对应于配平转速的频率分量的振动幅度和振动相位的操作之前，还包括：

判断所述配平转速下1号轴承振动信号的配平转速同频率分量的振动幅度是否超出预设标准，如果超出标准，则继续执行根据所述低压转子转速信号和1号轴承振动信号计算所述1号轴承振动信号时频转换后对应于配平转速的频率分量的振动幅度和振动相位的操作，否则取消配平操作。

进一步的，在所述涡扇发动机停车时根据确定的所述风扇的配平量和配平位置对所述风扇采取配平措施的操作之后，还包括验证配平效果的操作，具体包括：

在所述涡扇发动机开车时，通过判断所述1号轴承振动信号时频转换后对应于配平转速的频率分量的振动幅度是否超出预设标准来验证配平效果；

如果超出标准，则重复所述风扇的配平量和配平位置的计算及配平措施，直至满足标准。