咨询通告AC25-24《发动机持续不平衡》要求,针对叶片飞脱导致发动机持续不平衡振动问题需要建立发动机结构模型,但由于持续不平衡状态偏离设计点、工况复杂,且通常伴随碰摩等非线性问题,在搭建发动机结构模型时,如何选择适当的参数及建模方法存在一定的难点。本文针对大涵道比涡扇发动机尺寸级别的风扇转子在持续不平衡状态下的振动特性展开研究,以期为国产新型航空发动机的适航取证和审定工作提供一定参考与支持。本文根据典型商用大涵道比涡扇发动机风扇叶片相关尺寸,建立风扇叶片模型,并进行振动应力分析,结果表明:风扇叶片的共振裕度满足要求;根据典型商用大涵道比涡扇发动机风扇转子结构,建立风扇转子模型,得到风扇转子的前两阶临界转速;通过转子实验台实验结果与有限元仿真结果对比,表明对低压转子有限元建模方法正确、可行;根据典型商用大涵道比涡扇发动机尺寸,建立发动机转静耦合模型,进行了动力学的相关分析。研究了风扇叶片飞脱且转子-静子无碰摩的条件下,风扇转子在持续不平衡状态下的振动特性,并分析了转速和不平衡量对风扇转子不平衡响应的影响。结果表明:当转速越接近风扇转子的临界转速、不平衡量越大时,风扇转子的振动幅值越大;且不同转速和不平衡量条件下,风扇转子的振动响应只有1倍频,而无其他分频成分。研究了风扇叶片飞脱且转子-静子有碰摩的条件下,风扇转子在持续不平衡状态下的振动特性,并分析了风车转速、风扇转子与机匣间隙、转静接触对材料、叶片掉块严重程度、转子转速下降速率对风扇转子不平衡响应的影响。结果表明:风车转速越大、风扇转子与机匣间隙越小、转静接触对材料刚度越大、叶片掉块越严重,碰摩对风扇转子响应影响越大,风扇转子不平衡响应的非线性越明显;转子转速下降速率不会影响风扇转子不平衡响应的最大振幅,但会影响到达最大振幅的时间,过小的加速度,会引起转子在临界转速附近停留时间过长,增加转子振动失稳的几率。此外,当碰摩程度较轻时,碰摩故障的频率成分除了倍频成分,易出现X/2系列分频成分;当碰摩程度较重时,碰摩故障的频率成分除了倍频成分,易出现X/4系列分频成分。