随着现在涡扇发动机风扇尺寸的增大、风扇叶片数量的减少以及风扇和机匣间隙的减小等发展趋势,一旦发动机风扇叶片脱落,易导致风车不平衡状态下的碰摩,从而对整个机体结构都会产生严重的影响。以往研究转静碰摩的问题主要集中在发动机高转速区域,而低转速大不平衡量下的转静碰摩研究相对较少。本文针对典型的民用大涵道比涡扇发动机低压转子结构风车不平衡振动问题所建立的风车不平衡模拟实验台,对其进行仿真分析研究,结合实验,得出风车不平衡模拟状态下转子的振动特性。具体研究内容如下:依据现有的风车不平衡模拟实验台,基于等效原理对其进行适当简化,得到了简化后的三维、二维、一维转子实验台模型,并通过Samcef有限元软件仿真得出了前两阶临界转速,然后将实验测试测得的前两阶临界转速与其进行对比,验证了简化转子模型的有效性,且一维模型在轴系分析中具有足够的精准度,计算时间更短。通过风车不平衡状态模拟实验进行碰摩特性验证。首先采用大不平衡量下的碰摩实验,在实验过程中由于碰撞力过大,导致拉杆发生了扭断、滑块飞脱等情况,出于对转子实验台安全的考虑,最终采用了小不平衡量下的碰摩实验结果验证相应的仿真结果,然后以小不平衡量碰摩仿真用的建模方法来模拟实际带有弹性机匣的低转速大不平衡量下的转静碰摩。采用小不平衡量碰摩仿真用的建模方法,建立了考虑机匣弹性的转子-轴承-机匣系统有限元模型,通过改变不同的参数(如摩擦系数、碰摩刚度等),研究了其对低转速大不平衡量下转静碰摩的影响。结果表明:(1)随着碰摩程度的加剧,时域图上均有不同程度的削波产生,轴心轨迹上单个周期内机匣与风扇盘碰撞的次数越来越多,且碰撞的强度越来越大,出现了碰撞折返现象(2)频谱图上,随着摩擦系数的增大,除工频外还出现了1X/2、5X/2、2X、4X等谐波分量,其中5X/2的幅值增加较显著,1X/2分频也在一定程度上增大;当碰摩刚度较小时,除工频外还激起了1X/2、5X/2等分量,当碰摩刚度较大时,还激起了2X、4X等成分的倍频,其中1X/2、5X/2的幅值增加较显著。因此,在进行发动机结构建模时,需要对摩擦系数、碰摩刚度等因素给予重点考虑。以上研究可为发动机风车不平衡适航审查过程提供一定的参考。