基于信息熵的航空发动机振动测点优化研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangrong2000
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航空发动机的整机测振环节为发动机的故障诊断提供重要的数据支持,是发动机试车中的必要内容。另外飞机在飞行时也需要实时监测航空发动机的振动水平,保证飞行的安全性。因此,研究航空发动机的振动测试技术,提高测振的效率和准确度,是十分有必要的。本文以某型航空发动机为研究对象,针对航空发动机振动测点布局选取和优化展开研究,探究合理的航空发动机振动测点布局选取标准以及优化方法。具体包括:(1)建立某型航空发动机双转子系统的简化振动响应模型并验证其准确性。根据某型航空发动机的主要结构,结合发动机双转子结构的特点,考虑有限元法中单元划分等因素对数值计算的影响,分析每种单元的运动形式及特性,建立有限元数学模型。通过对比模型和实际发动机的振动响应特性,验证该模型的准确性。之后进一步建立了中介轴承外圈故障状态下的双转子系统简化振动响应模型,分析了中介轴承外圈故障的振动特征。为研究航空发动机的振动测点选取奠定了基础。(2)研究了航空发动机振动测振截面的选取方法,结合信息熵理论提出了一个发动机振动测点布局优化方法。先通过对双转子系统模型的求解,分析对比双转子系统上各个支承截面的外传力敏感度,根据外传力敏感度的大小来选取测振截面,然后根据所选截面初步确定振动测点布局,通过计算测点的有效信息量来取舍测点以及找到最优测点,并将振动信息熵作为判断测点布局合理性标准,最终达到振动测点布局优化的效果。通过分析中介轴承外圈故障状态下的双转子系统的仿真振动信号,以及在模拟该型发动机的双转子实验台上进行实验,验证了所提出方法的有效性,可以为其他机型的测振方案选取提供理论依据。(3)研究了发动机测振中安装传感器遇到的问题,对于传感器安装角度不理想的问题,提出了一种信号正交转换算法并设计实验验证了该算法的有效性,该算法可以将非正交的传感器信号修正为正交的信号,为后续的振动分析提供便利;对于传感器安装面支承松动故障,结合理论推导和实验测试,分析总结了安装面支承松动故障的振动信号特征,为该类型故障的诊断提供依据。本文的研究在航空发动机的整机测振上有一定的应用价值,也可以为基于发动机实际测试的故障诊断提供参考。
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