發動機振動
正文
發動機振動是衡量發動機工作質量的一個重要標誌。振動過大會加速機件的疲勞破壞，降低發動機工作壽命。發動機振動傳給飛行器，會使乘員易於疲勞並有不舒適感，同時影響儀表的精度和指示，有時還造成結構和儀器的損壞。因此，對於每一種發動機的振動大小都有嚴格的規定。燃氣渦輪發動機的振動 主要來自轉子（即壓氣機和渦輪轉子）、燃燒室和傳動機匣。引起振動的原因有：
①轉子不平衡：高速鏇轉時轉子不平衡產生的離心力將激起垂直於轉軸的橫向振動，其頻率等於轉子的轉速。它是發動機振動的主要來源。
②轉子共振：當轉子轉速達到某一定值，轉子不平衡引起的強迫振動頻率會與轉子的固有頻率相耦合，這時會出現強烈的振動，振動中轉軸有較大的位移和彎曲，嚴重時會使轉子擦傷機匣和碰壞葉片等。出現強烈振動的轉速稱為臨界轉速。
③氣流不穩定和脈動：壓氣機的喘振和燃燒室內的不穩定燃燒會引起整機的低頻縱向振動。外界不穩定氣流的進入，或是進氣通路中的支柱、葉片等都會使氣流產生脈動，從而激起發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產生的振動。
減小轉子引起振動的主要措施是在發動機生產過程中對轉子進行仔細的平衡（靜平衡和動平衡），以消除轉子運轉時產生的不平衡力和力矩，同時可調整轉子剛性或採用彈性支承使臨界轉速高於或低於發動機工作轉速。對於高轉速的柔性轉子（工作轉速高於臨界轉速）可採用本機平衡方法，使轉子在發動機工作狀態下進行平衡調整。當轉子振動時還可使用擠壓油膜阻尼器減震。轉軸帶動阻尼器軸頸擠壓滑油，使油壓提高，產生阻尼效應以減小轉子的振動。
液體火箭發動機振動 正常工作狀態下，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)的範圍內。當出現窄頻帶隨機振動或近似單頻正弦振動時，容易引起結構破壞，表明發動機設計質量較差。液體火箭發動機的振動與設計特點和工作參數有關。一般說來，大發動機比小發動機振動嚴重。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。推力室的燃燒不穩定性以及結構的共振會使發動機振動大大加劇。採用適當的減振措施，如推力室設定隔板或聲腔(見火箭發動機燃燒不穩定性)、系統中設定液體阻容裝置或者調整結構的固有振動特性（見縱向耦合振動），都有可能把發動機的振動值控制在允許的範圍內。渦輪泵轉子採用柔軸時，在某種條件下會出現強烈振動，這時轉子除以工作轉速自轉外，還會以一定的轉速繞軸承中心線進動。軸系進動時撓度相當大,容易使轉子密封件損傷、齒輪磨損或軸承破壞,這種現象稱為次同步共振。提高軸系的臨界轉速、減小結構內阻、避免乾摩擦、選用彈性軸承座和改進密封設計等措施，可以有效地把發生次同步共振的轉速排除在工作轉速之外。
固體火箭發動機振動 主要由燃燒室中藥柱燃燒不穩定性引起。燃燒不穩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。燃燒不穩定性引起燃燒室壓力振盪，頻率常在幾十赫至幾千赫。它不僅會改變和降低發動機性能，而且會導致發動機殼體振動，影響火箭本體其他部件的正常工作，尤其是低頻燃燒不穩定性的影響更大，在極端情況下會引起發動機爆炸。
