Page 223 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 39 卷第 5 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 5
2026 年 5 月 Journal of Vibration Engineering May 2026

航 空 发 动 机 转 子 系 统 振 动 主 动 控 制 优 化 与 试 验 研 究

王程阳， 王四季， 林大方， 李全坤， 杨佳豪

（西北工业大学动力与能源学院，陕西 西安 710072）

摘要：为满足航空发动机转子系统振动主动控制的需要，本文基于主控式弹支干摩擦阻尼器（ESDFD）开展转子振动主动控制
优化研究。基于压电陶瓷本构方程和阻尼器工作原理建立了 ESDFD 耗费代价评价函数。在此基础上，根据可容模态理论给
出模态减振定量描述方法，构建了能够表征转子系统受控模态可控性、稳定性、减振比和耗费代价的优化设计目标函数和相
关控制流程。针对某型航空发动机低压转子相似试验器进行阻尼器控制参数多目标优化。仿真和试验结果表明，本文方法
对阻尼器控制参数优化效果显著，其中，优化后试验最大减振比为 60.21%，比优化前的减振比提高 3.57%。该优化方法还能够
在满足约束指标的前提下，提高系统的幅值安全裕度，使转子具有更好的性能并使转子对不平衡量变化具有较强的适应能力。

关键词： 航空发动机；振动主动控制；主控式弹支干摩擦阻尼器；多目标参数优化；仿真及试验
中图分类号：V232；TB535 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202406008

Optimization and experimental research on active vibration control
of aircraft engine rotor system

WANG Chengyang，WANG Siji，LIN Dafang，LI Quankun，YANG Jiahao
（School of Power and Energy，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China）

Abstract：In order to meet the needs of active vibration control of aircraft engin rotor system，this paper carries out the optimization research
of rotor vibration control based on the active elastic support/dry friction damper (ESDFD). Firstly， based on the piezoelectric ceramic
constitutive equation and the working principle of the damper， the evaluation function of ESDFD dissipation cost is established. On this
basis，a quantitative description method of modal damping is given according to the theory of tolerable modes，and an optimization design
objective function and related control process are constructed which can characterize the controllability，stability，damping ratio，and cost of
controlled modes of the rotor system. Finally， the multi-objective optimization of damper control parameters is carried out for a similar
experimenter model of a certain type of aircraft engin low-pressure rotor. The experimental results show that using the proposed method to
optimize the design of the damper control parameters，the maximum vibration reduction ratio after optimization is 60.21%，which is 3.57%
higher than the maximum vibration reduction ratio before optimization. It can also improve the problem of insufficient amplitude safety margin
and over-limit under the premise of meeting the requirements of the constraint index，so that the rotor has better performance and strong
adaptive ability to the change of rotor unbalance.

Keywords：aircraft engine；active vibration control；ESDFD；multi-objective parameter optimization；simulation and experiment

[2]
为满足现代发动机高性能、高可靠性的要求，发 长期处于高负荷运行状态 。据统计结果表明，航空
动机转子系统逐渐向着转速高、结构轻柔的方向发 发动机 60% 以上的结构强度故障是由振动导致的或
[1]
[3]
展 。现代高速航空发动机普遍采用安装在柔性支 与振动有关 。
承上的刚性转子系统。以带有中介支承的双转子发 目前航空发动机常用的减振机构为挤压油膜阻
动机为例，其结构包含中介轴承及多级轮盘叶片（如 尼器（squeeze film damper，SFD），为被动减振机构。
涡轮、风扇、压气机盘等），不仅要应对高转速、双频 而未来的自适应军用发动机在运行过程中，存在高
激励、高低压强耦合以及气动/热应力等复杂环境， 低压转子的耦合、多阶模态、多目标控制、大范围控
还需经受突加不平衡与机动飞行等极端工况。这些 制等因素和要求 ，在生产和运行过程中结构参数具
[4]
复杂的结构特点与严酷的工作环境，使得转子系统 有不确定性，控制难度高。使用常规被动式减振机

收稿日期：2024-06-04；修订日期：2024-07-09
基金项目：国家科技重大专项（J2019-Ⅳ -0005-0072）