高架试验平台在涡轴发动机试车台中的应用研究

肖玄 李霖 邓晓亮 唐名扬

摘 要：高架試验平台具有良好的空间利用率和可维护性，在航空发动机试车台的设计中具有一定的应用前景，本文介绍了一种应用于某涡轴发动机试车台的高架试验平台，并对其适用的试车台台架的振动特性进行了检测和分析，验证了该试车台高架试验平台的可行性和合理性，为后续航空发动机试车台的试验平台设计提供了参考。

关键词：涡轴发动机试车台;高架试验平台;应用研究

中图分类号：V263 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0087-03

0引言

随着航空发动机产业的蓬勃发展，航空发动机研发过程中的试验任务越来越多。为满足日益增长的试验需求，提高试车台的使用效率，试车台的设计愈加趋向于能兼顾多个型号发动机和进行多种试验科目的通用化和多功能化。这便意味着试车台需要足够的空间以配置更丰富的试验设备和系统，高架试验平台因其较高的空间利用率和良好的可维护性成为试车台设计的一个重要方向。

本文介绍一种应用于某涡轴发动机试车台的高架试验平台，并对其适用的试车台台架的振动特性进行检测和分析，验证了该试车台高架试验平台的可行性和合理性，为后续航空发动机试车台的试验平台设计提供了参考。

1高架试验平台结构组成

某涡轴发动机试车台的高架试验平台主要由钢筋混泥土立柱、H型钢框架和平台钢板等组成，其结构示意图见图1。其中钢筋混泥土立柱支撑在其下方的设备基础上，与设备基础一起整体浇筑成型，其截面尺寸为500mm×500mm（长×宽），高度为2200mm。H型钢框架主要由H型钢（截面高度为200mm）和立柱安装板组成，H型钢之间采用腹板与翼缘彼此纵横搭接并焊牢各接触面的措施，以提高整个框架的强度、刚度及抗震性，立柱安装板焊接在H型钢框架上，通过其上的螺栓孔与钢筋混泥土立柱上的预埋固定螺栓安装固定，H型钢框架局部结构示意图见图2。H型钢框架上方焊接平台钢板，钢板厚度为10mm。

2试车台台架系统结构组成

某涡轴发动机试车台的台架系统主要由试验平台、设备底座、滑动平台、发动机安装架、发动机、测扭器、飞轮和水力测功器等组成，其结构示意图见图3。设备底座为整体铸铁结构，重约10t，其通过22个M20螺栓安装固定在中间两排钢筋混泥土立柱正上方的试验平台上。滑动平台通过4个M20螺栓固定在设备底座上，并通过14个M14螺栓与上方的发动机安装架连接固定。发动机支架通过其左支座、右支座和后支座与发动机连接固定，其结构示意图见图4。

3 试车台台架振动特性检测分析

某涡轴发动机试车台的台架系统目前已经安装完成，为验证其能否满足涡轴发动机整机试车的要求，需对试车台架的实际振动特性进行检测和分析。锤击法具有数据采集快、分布频域较宽、操作简单等特点，其广泛应用于设备基座、试车台台架等复杂结构的模态分析中[1-2]。

本次检测采用力锤激振，加速度传感器采集响应的方法对试车台台架的振动动态特性进行测量，采用单点单向激振的方法[3]，分别测量安装了发动机的试车台架的左支座、右支座和后支座的X（轴向）、Y（径向）和Z（垂直）方向的振动频谱特性，测量结果见图5～图7。

某涡轴发动机试车台进行整机试验时发动机燃气发生器慢车转速为25000r/min（416.7Hz），最高转速40000r/min（666.7Hz），动力涡轮转子转速为21000r/min（350Hz），根据相关标准规范的要求，试车台架的固有频率应小于发动机燃气发生器慢车转速频率的80%（333.4Hz）和动力涡轮转子转速频率的80%（280Hz）[4]。试车台架固有频率检测数据分析见表1，从表1可以看出试车台架各支点检测固有频率在发动机工作转速范围内无明显共振频率，能满足发动机试验的要求。

4 结语

试车台台架的振动特性检测和分析结果表明，该采用高架试验平台的试车台台架的振动特性良好，无影响发动机正常试车的有害频率，验证了该涡轴发动机试车台应用高架试验平台的可行性和合理性。

目前，该涡轴发动机试车台调台试验已顺利完成，试验过程中发动机及车台设备工作正常，该应用高架试验平台的试车台架能满足涡轴发动机整机试车的要求。

参考文献

[1] 管迪华.模态分析技术[M].北京：清华大学出版社，1994.

[2] 杨景义，王信义.试验模态分析[M].北京：北京理工大学出版社，1990.

[3] 张令弥.振动测试与动态分析[M].北京：航空工业出版社，1992.

[4] GJB242—1987.航空涡轮螺旋桨和涡轴发动机通用规范[S].

收稿日期：2020-02-12

作者简介：肖玄（1989—），男，湖南益阳人，硕士研究生，工程师，研究方向：航空发动机试验技术。

Applied Research on the Elevated Test Platform that Applied in the Turboshaft Engine Test Bed

XIAO Xuan，LI Lin，DENG Xiao-liang，TANG Ming-yang

（AECC Hunan Aviation Powerplant Research Institute， Zhuzhou  Hunan  412002）

Abstract：Elevated test platform has good space utilization and maintainability， it has a certain application prospect in the design of the aircraft engine test bed. This paper introduced a kind of elevated test platform applied in the turboshaft engine test bed， and the vibration characteristics of the applicable test bench were tested and analyzed， and verified the feasibility and rationality of the elevated test platform applied in the test bed， and provides reference for the follow-up of the aero engine test platform design.

Key words：turboshaft engine;elevated test platform;applied research