發(fā)動機共振，你們有嗎？

發(fā)動機振動是衡量發(fā)動機工作質(zhì)量的一個重要標志。發(fā)動機振動傳給飛行器，會使乘員易于疲勞并有不舒適感，同時影響儀表的精度和指示，有時還造成結(jié)構(gòu)和儀器的損壞。發(fā)動機振動是衡量發(fā)動機工作質(zhì)量的一個重要標志。振動過大會加速機件的疲勞破壞，降低發(fā)動機工作壽命。發(fā)動機振動傳給飛行器，會使乘員易于疲勞并有不舒適感，同時影響儀表的精度和指示，有時還造成結(jié)構(gòu)和儀器的損壞。因此，對于每一種發(fā)動機的振動大小都有嚴格的規(guī)定。燃氣渦輪發(fā)動機的振動主要來自轉(zhuǎn)子（即壓氣機和渦輪轉(zhuǎn)子）、燃燒室和傳動機匣。引起振動的原因有：①轉(zhuǎn)子不平衡：高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的離心力將激起垂直于轉(zhuǎn)軸的橫向振動，其頻率等于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。它是發(fā)動機振動的主要來源。②轉(zhuǎn)子共振：當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到某一定值，轉(zhuǎn)子不平衡引起的強迫振動頻率會與轉(zhuǎn)子的固有頻率相耦合，這時會出現(xiàn)強烈的振動，振動中轉(zhuǎn)軸有較大的位移和彎曲，嚴重時會使轉(zhuǎn)子擦傷機匣和碰壞葉片等。出現(xiàn)強烈振動的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。③氣流不穩(wěn)定和脈動：壓氣機的喘振和燃燒室內(nèi)的不穩(wěn)定燃燒會引起整機的低頻縱向振動。外界不穩(wěn)定氣流的進入，或是進氣通路中的支柱、葉片等都會使氣流產(chǎn)生脈動，從而激起發(fā)動機橫向振動或局部振動。④傳動機匣中由齒輪傳動嚙合不平穩(wěn)產(chǎn)生的振動。減小轉(zhuǎn)子引起振動的主要措施是在發(fā)動機生產(chǎn)過程中對轉(zhuǎn)子進行仔細的平衡（靜平衡和動平衡），以消除轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的不平衡力和力矩，同時可調(diào)整轉(zhuǎn)子剛性或采用彈性支承使臨界轉(zhuǎn)速高于或低于發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速。對于高轉(zhuǎn)速的柔性轉(zhuǎn)子（工作轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速）可采用本機平衡方法，使轉(zhuǎn)子在發(fā)動機工作狀態(tài)下進行平衡調(diào)整。當轉(zhuǎn)子振動時還可使用擠壓油膜阻尼器減震。轉(zhuǎn)軸帶動阻尼器軸頸擠壓滑油，使油壓提高，產(chǎn)生阻尼效應(yīng)以減小轉(zhuǎn)子的振動。液體火箭發(fā)動機振動正常工作狀態(tài)下，振動具有寬頻帶隨機性,其中能量集中在幾百赫到幾千赫(加速度從幾十到幾百個g)的范圍內(nèi)。當出現(xiàn)窄頻帶隨機振動或近似單頻正弦振動時，容易引起結(jié)構(gòu)破壞，表明發(fā)動機設(shè)計質(zhì)量較差。液體火箭發(fā)動機的振動與設(shè)計特點和工作參數(shù)有關(guān)。一般說來，大發(fā)動機比小發(fā)動機振動嚴重。振動的激勵源主要是推力室和渦輪泵，其中推力室對整機振動影響最大。推力室的燃燒不穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)的共振會使發(fā)動機振動大大加劇。采用適當?shù)臏p振措施，如推力室設(shè)置隔板或聲腔(見火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定性)、系統(tǒng)中設(shè)置液體阻容裝置或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的固有振動特性（見縱向耦合振動），都有可能把發(fā)動機的振動值控制在允許的范圍內(nèi)。渦輪泵轉(zhuǎn)子采用柔軸時，在某種條件下會出現(xiàn)強烈振動，這時轉(zhuǎn)子除以工作轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)外，還會以一定的轉(zhuǎn)速繞軸承中心線進動。軸系進動時撓度相當大,容易使轉(zhuǎn)子密封件損傷、齒輪磨損或軸承破壞,這種現(xiàn)象稱為次同步共振。提高軸系的臨界轉(zhuǎn)速、減小結(jié)構(gòu)內(nèi)阻、避免干摩擦、選用彈性軸承座和改進密封設(shè)計等措施，可以有效地把發(fā)生次同步共振的轉(zhuǎn)速排除在工作轉(zhuǎn)速之外。固體火箭發(fā)動機振動主要由燃燒室中藥柱燃燒不穩(wěn)定性引起。燃燒不穩(wěn)定性與推進劑能量釋放率、氧化劑顆粒的平均直徑、推進劑的配方和混合的均勻性以及藥柱的幾何形狀等有關(guān)。燃燒不穩(wěn)定性引起燃燒室壓力振蕩，頻率常在幾十赫至幾千赫。它不僅會改變和降低發(fā)動機性能，而且會導致發(fā)動機殼體振動，影響火箭本體其他部件的正常工作，尤其是低頻燃燒不穩(wěn)定性的影響更大，在極端情況下會引起發(fā)動機爆炸。