航空发动机叶片疲劳测试
我们都知道，发动机是飞机的重要组成部分。作为飞机推进系统的核心，它的造价也远远高于飞机中的其它部件。而在发动机的组成部分中，叶片又是其中重要的组成部分。作为一种特殊的零件，叶片的数量多，形状复杂，使用时间长。所以在发动机的研发生产过程中，各厂家都以最大的努力来提高叶片的抗疲劳性能，以延长叶片的使用寿命。
VENZO 800系列振动控制软件配备的共振搜索与驻留模块，可对发动机叶片的共振点进行精确的搜寻，并在共振点进行实时跟踪驻留，以满足叶片疲劳测试的需求。
PART 1 航空发动机叶片介绍
航空发动机叶片主要有四个部分：扇叶、压气机叶片、高压涡轮叶片、低压涡轮叶片。根据所处部位和功能，也可以分为风扇叶片、压气机叶片和涡轮叶片。
压气机叶片可以分为压气机转子叶片（工作叶片）和压气机静子叶片（整流叶片），涡轮叶片可以分为涡轮工作叶片和涡轮导向叶片。风扇叶片将进入发动机的空气进行初步压缩，压缩后的气体分为两路，一路进入内涵道进行继续压缩，另一路进入外涵道直接高速排出，产生推力。
压气机叶片对进入内涵道的空气进一步进行压缩，气流压力和温度明显升高，以满足燃烧室需求。涡轮叶片则具有膨胀减压的效果，可使燃气的化学能转化为涡轮的机械能。
某飞机发动机的内部构造
叶片的材料有铝合金、不锈钢、钛合金、高温合金和复合材料叶片等。风扇及压气机叶片属于冷端部件，工作温度相对较低，一般采用钛合金、高温合金等材料。涡轮叶片一般采用高温合金或钛铝合金，通过精密铸造加工而成余量小、质量高的叶片毛坯。
PART 2 航空发动机叶片疲劳
飞机的发动机，就像人类的心脏，是飞机在蓝天翱翔的动力之源。而叶片，是发动机的重要组成部分。叶片的性能，会直接关系到发动机性能的发挥。
据统计，在多数的航空发动机事故中，叶片振动疲劳问题是导致结构破坏的最主要因素。叶片疲劳主要与它的材料性能、结构尺寸及工作环境有关。叶片所使用的金属材料在逐渐增大的外力作用下，会发生变形，产生裂纹，进而导致断裂，这种断裂称为“一次性过载断裂”。
然而，当叶片结构长期承受较低的交变载荷后，也会在结构或材料的薄弱处逐渐萌生裂纹，引发断裂，这就是“疲劳”现象。这种现象比较隐蔽，不容易发现。断裂前经过了长时间的裂纹萌生期，直到有一刻突然断裂，因此，造成的损伤也较为严重。
PART3航空发动机叶片疲劳测试
为了确保发动机叶片的正常运转，首先在结构设计时要避免应力集中和结构薄弱处的存在。同时要对叶片的原材料的各项性能进行严格的检测。
经过巧妙的设计和考究的选材，下一步就是对制成的叶片进行疲劳测试了。这也是至关重要的一步。如果叶片不过关，发生了叶片断裂失效，将对其原因进行分析，进而改进制造工艺。
叶片疲劳测试过程中，台面安装加速度传感器作为激励，使用激光位移传感器监测叶片的位移幅值。在台面加载一定量级的加速度，在扫频过程中，叶片的位移幅值会发生变化，在共振点处，位移曲线出现明显的尖峰。这也是叶片最容易发生疲劳的频率，因此需在此频率点进行长时间的跟踪驻留以追踪因疲劳产生的频率降低，并通过激光位移传感器对位移幅值进行控制。
试验安装如图所示。
PART 4 航空发动机叶片疲劳测试示例
试验内容：对某叶片结构进行疲劳测试，搜索范围为1500-3000Hz，在共振点驻留20分钟，初始位移0.2mm p-p,逐渐增大到0.4mm p-p。加速度传感器和激光位移传感器的灵敏度分别是50mv/g，200mV/mm。
1.模块选择
振动控制软件的起始页中，找到“共振搜索与驻留”按钮，点击即可进入该试验模块。
2.通道编辑
点击工具栏的
按钮，打开“通道编辑”界面。对输入1和输入2的类型、输入模式、灵敏度等进行设置。
输入1：控制，ICP，加速度，50mv/g。
输入2：测量，AC单端，位移，200mv/mm。
3.共振参数
点击工具栏的
按钮，打开“控制参数”界面，切换到“共振参数”选项页。
搜索对象栏
使能：勾选该项
激励：选择输入1，对应控制传感器。
响应：选择输入2，对应测量传感器。
4.试验编辑
点击工具栏的
按钮，打开“试验编辑”界面。
设置1500-3000Hz 5g的恒值谱，如图所示。
切换到“计划表1”，对“共振搜索”和“共振驻留”进行设定。
√ 共振搜索—详细设置：点击
按钮，勾选并设定Q值和传递特性幅值两个搜索准则，如图所示。
√ 共振驻留—详细设置：点击按钮，控制通道选择“输入2”，目标峰值0.2mm。
类型选择“共振跟踪驻留”，驻留时间设置20min。
5.开始试验
确认硬件连接好，开启扫频试验，扫频结束，自动搜索出共振频率点。进入共振驻留阶段。初始位移0.2mm p-p，逐渐增大到0.4mm p-p，驻留过程中，可实时查看控制峰值、相位、驻留时间、驻留周期数等信息。
