На отдельных режимах, где наблюдается резонанс колебаний лопаток с вращающимся срывом, разброс амплитуд колебаний ло­ паток может достигать значительных величин.

Крутильные колебания ротора. Возникающие иногда в прак­ тике крутильные колебания ротора приводят к перемещениям ук­

ток, в зависимости от того, являются ли эти колебания вала син­ хронными с частотой его вращения или нет (см. разд. 5.2.4). По­ скольку при крутильных колебаниях ротора лопатки обычно поч­ ти не колеблются относительно ротора (из-за большой разницы частот лопаток и ротора), их движение происходит в фазе с коле­ баниями ротора и взаимное перемещение лопаток отсутствует. Поэтому простейшим приемом опознавания крутильных колеба­ ний ротора является одновременное измерение амплитуд и взаим­ ных колебаний лопаток. Равенство амплитуд всех лопаток при отсутствии их взаимных колебаний и свидетельствует о наличии крутильных колебаний ротора.

5.3.2. Индикация уровня колебаний лопаток

Во многих практически важных случаях возникает необходи­ мость контроля (индикации) некоторого уровня вибронапряжен­ ности лопаток, при этом не ставится задачи измерения деформа­ ций лопаток при колебаниях. Важно лишь, чтобы измерительная система сигнализировала о начале вибраций или о превышении хотя бы одной лопаткой некоторого допустимого уровня вибра­ ций.

Типичным примером ситуации, где требуется индикация уров­ ня колебаний лопаток, является проверка турбомашины с целью выявления флаттера. В этом случае необходимо уверенно фикси­ ровать режим начала флаттера и не допускать превышения неко­ торого уровня вибраций ни на одной из лопаток венца.

Индикация уровня колебаний необходима при самых различ­

следования, а контроль за ними ведется с целью обеспечения без­ аварийной работы машины.

Индикация уровня может осуществляться с помощью различ­ ных приборов ДФМ. В стационарных условиях с этой целью удобно использовать прибор ЭЛУРА, на экране которого следует вести наблюдение за лопаткой, имеющей максимальную дефор­ мацию. В других случаях, например при летных испытаниях од­ номестных самолетов, более удобен малогабаритный прибор ЦИКЛ.

По картине, наблюдаемой на экране прибора ЭЛУРА, при до­ статочном-опыте оператора удается почти безошибочно (см. пре­

дыдущий раздел) определить форму возбуждения и природу ко­ лебаний лопаток. Это, в свою очередь, дает возможность оцени­ вать уровень напряжений и опасность колебаний.

Часто исследователь располагает некоторой предварительно полученной информацией о вибрационных характеристиках тур­ бомашины: режимах резонансов, формах и режимах возбуждения флаттера, границе вращающегося срыва и т. д. Эта информация, естественно, может оказать существенную помощь при опреде­ лении формы и характера колебаний лопаток. Так, если лопатки данной турбомашины или ее варианта ранее проходили тензометрирование, то результаты такого исследования могут быть хоро­ шей основой для трактовки информации, полученной с экрана прибора ЭЛУРА при индикации уровня колебаний лопаток, нап­

знание формы колебаний лопаток всегда обеспечивает прием­ лемую точность оценки уровня напряжений.

Однако даже в случае полного отсутствия априорной инфор­ мации об особенностях вибраций лопаток данной турбомашины и недостатка опыта оператора в идентификации колебаний лопаток приборы дискретно-фазового измерения могут быть использова­ ны для фиксации момента начала колебаний (неизвестной формы и природы), что в ряде случаев оказывается вполне достаточным для выполнения поставленной задачи — обеспечения надежности работы машины.

Особый интерес для задачи индикации уровня колебаний лопа­ ток представляет измерение их взаимных перемещений. Дело в том, что для измерения взаимных перемещений лопаток требуется относительно простое препарирование, при котором не используется корневой датчик. Напомним, что постановка корневого датчика оказывается обычно наиболее трудоемкой, но при его отсутствии теряется возможность измерения амплитуд колебаний лопаток. Представляется весьма удобным использовать измерение взаим­ ных перемещений лопаток для индикации начала флаттера и гру­ бой оценки напряжений.

В общем случае величина Bit *+ 1 может в зависимости от вели­ чины фазы фг принять любое значение (см. разд. 2 .1 ):

^ ^ ^ ы + 1 ^ ^ / 4 "A -и ^ 2 Лтах.

Поэтому оценка максимальной амплитуды колебаний лопаток по данным измерений их взаимных перемещений может быть или за­ вышенной, или заниженной.

В подавляющем большинстве случаев, однако, задача индика­ ции флаттера ставится для рабочих колес со случайным (или близким к нему) распределением частот лопаток по венцу, а зна­ чит, и близкими к случайным распределениями амплитуд и фаз. Не исключено наличие некоторых статистических закономерно­ стей (высокого коэффициента автокорреляции амплитуд, группи­

ровки фаз вблизи какого-либо значения и т. д.) и, как следствие, появление некоторых статистических связей между максимальной амплитудой колебаний лопаток в комплекте и максимальной амп­ литудой взаимных перемещений лопаток.

Действительно, во всех случаях одновременных измерений амп­ литуд взаимных колебаний лопаток и истинных амплитуд коле­ баний лопаток отношение максимальных значений этих амплитуд находилось в пределах

0 ,5 < 5 гаах/.4тах< 1 ,2 ,

причем фиксация моментов начала флаттера по амплитудам вза­ имных колебаний и истинным амплитудам колебаний лопаток практически совпадала.

Измерение взаимных колебаний лопаток, по-видимому, можно использовать в качестве средства индикации флаттера, при этом следует проявлять известную осторожность и не допускать высо­ ких значений амплитуд Вшах- В этом случае вероятность того, что флаттер лопаток при опасном уровне напряжений не будет заре­ гистрирован, по-видимому, пренебрежимо мала.

Прибор ЦИКЛ предназначен специально для индикации уров­ ня колебаний лопаток. Опишем особенности использования этого прибора на примере измерения вибронапряженности лопаток ком­ прессора ТРД одноместного самолета. (О препарировании комп­ рессора, использовавшемся в описываемом примере, см. в разд. 5.1.1).

Целью исследований было обнаружение в летных условиях флаттера лопаток компрессора ТРД по основному тону колебаний. Проведенные ранее в стендовых условиях измерения позволили установить режимы возникновения флаттера и наладить работу двух приборов ЦИКЛ.

При летных испытаниях в кабине самолета были установлены две лампочки сигнализаторов, настроенных на два заданных уровня напряжений в лопатках. Первый уровень был выбран око­ ло 70 ..80 МПа (для стали), второй — опасный, около 100

.120 МПа. Включение второй лампочки должно было сигнализи­ ровать о необходимости немедленного ухода из опасной зоны. Проверка исправности сигнализаторов производилась на земле перед полетом с помощью осциллографа С1-16 и в полете перед прохождением зоны флаттера путем нажатия кнопки контроля приборов в кабине летчика.

В процессе летных испытаний сигнализатор, настроенный на уровень напряжений 70 .80 МПа, надежно срабатывал при дос­ тижении этого уровня, причем ложных срабатываний не наблю­ далось. Проведенные оценки показывают, что разброс уровня сра­