航空发动机鼠笼弹支设计与试验研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2025.31571

固体力学与飞行器总体设计

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航空发动机鼠笼弹支设计与试验研究进展

边杰¹^,²(), 王四季³, 刘飞春²

^1.西北工业大学国家卓越工程师学院，西安 710072
^2.中国航发湖南动力机械研究所航空发动机振动技术重点实验室，株洲 412002
^3.西北工业大学动力与能源学院，西安 710072

收稿日期:2024-11-25 修回日期:2025-02-11 接受日期:2025-05-19 出版日期:2025-06-06 发布日期:2025-06-06
通讯作者: 边杰 E-mail:bianjie_hrbeu@163.com
基金资助:
中国航发集团科技创新平台项目(CXPT-2022-032)

Research progress on design and experiment of squirrel-cage elastic supports in aircraft engines

Jie BIAN¹^,²(), Siji WANG³, Feichun LIU²

^1.National Elite Institute of Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China
^2.Key Laboratory of Aero-Engine Vibration Technology of AECC，AECC Hunan Aviation Powerplant Research Institute，Zhuzhou 412002，China
^3.School of Power and Energy，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China

Received:2024-11-25 Revised:2025-02-11 Accepted:2025-05-19 Online:2025-06-06 Published:2025-06-06
Contact: Jie BIAN E-mail:bianjie_hrbeu@163.com
Supported by:
Technology Innovation Platform Project of AECC(CXPT-2022-032)

摘要/Abstract

摘要：

鼠笼弹支是航空发动机转子系统重要的减振支承结构，可支撑转子，有效调节转子系统临界转速、降低转子系统振动，同时还可用于转子振动和轴向载荷监测，在航空发动机转子系统中应用十分广泛。从鼠笼弹支的功能作用、优化设计、刚度强度、测试监测、发展趋势等方面对鼠笼弹支的结构设计和试验技术进行了总结和展望。鼠笼弹支结构设计时需要考虑刚度、强度及测试监测等问题，涉及单个目标、多个目标之间的结构参数优化。重点介绍了鼠笼弹支刚度、强度计算与试验的解析法、有限元法和试验法，阐述了鼠笼弹支的振动监测与轴向力测量技术，对折返式鼠笼弹支、轴承外环集成式鼠笼弹支、变刚度、变阻尼及主控式鼠笼弹支等其他异型鼠笼弹支进行了研究分析，对应用场景不同、功能各异的鼠笼弹支设计和试验研究有重要的参考作用和借鉴意义。

关键词: 航空发动机, 鼠笼弹支, 径向刚度, 强度评估, 振动监测, 轴向力监测

Abstract:

Squirrel-cage elastic supports are crucial vibration-damping support structures in aircraft engine rotor systems， capable of supporting the rotor， effectively regulating critical speeds of the rotor system， reducing rotor system vibration， and simultaneously serving for monitoring rotor vibration and axial loads. Therefore， they are widely applied in aircraft engine rotor systems. This paper summarizes and prospects the structural design and experimental techniques of squirrel-cage elastic supports from aspects including functional roles， optimized design， stiffness and strength， testing and monitoring， and developmental trends. During the structural design of squirrel-cage elastic supports， considerations must be given to stiffness， strength， and testing monitoring， involving optimization of structural parameters among single and multiple objectives. The analytical methods， finite element methods， and experimental methods for calculating and testing squirrel-cage elastic support stiffness and strength are elaborately introduced. Additionally， the paper discusses vibration monitoring and axial force measurement technologies for squirrel-cage elastic supports， conducts research and analysis on other atypical squirrel-cage elastic support types such as folded-type， bearing outer ring integrated-type， variable stiffness， variable damping， and controllable squirrel-cage elastic supports. These findings provide significant reference and enlightenment for the design and experimental studies of squirrel-cage elastic supports with diverse application scenarios and functionalities.

Key words: aircraft engine, squirrel-cage elastic support, radial stiffness, strength evaluation, vibration monitoring, axial force monitoring

中图分类号:

V215

边杰, 王四季, 刘飞春. 航空发动机鼠笼弹支设计与试验研究进展[J]. 航空学报, 2025, 46(17): 231571.

Jie BIAN, Siji WANG, Feichun LIU. Research progress on design and experiment of squirrel-cage elastic supports in aircraft engines[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(17): 231571.

图/表 25

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航空发动机鼠笼弹支设计与试验研究进展

Research progress on design and experiment of squirrel-cage elastic supports in aircraft engines

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