基于Vold-Kalman滤波的机动飞行下转子支承系统振动特性实验研究

作     者：范翔南 陈曦 张博 杨德志 任光明 

作者机构：南方科技大学力学与航空航天工程系 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(12302066) 广东省基础与应用基础研究基金(2022A1515110077) 深圳市高等院校稳定支持计划(20220815113550002) 广东省珠江人才计划(2019CX01Z084) 

主　　题：Vold-Kalman滤波 相对带宽 机动飞行 转子支承系统 振动特性试验 

摘      要：机动飞行条件下高速转子系统会同时受到环境载荷以及转子自身的共同激励而产生强烈的强迫响应。为研究其复杂的振动特性，本文采用Vold-Kalman滤波（Vold-Kalman Filter， VKF）对不同基础运动激励下转子系统的实测振动信号进行阶次跟踪滤波。为验证VKF的有效性及参数设置的可靠性，通过转子动力特性计算生成系统响应的仿真信号，并通过加噪处理模拟测量信号，然后通过VKF提取目标阶次的时域波形。通过陀螺运动转子动力学试验，测得不同基础转动激起的系统振动响应，组合使用VKF和计算阶次跟踪（Computed Order Tracking，COT）提取并分离了转子转频信号和基础低频信号的时域和阶次信息。结果表明，单轴滚转或俯仰运动均会激起与其频率一致的低频振动响应，且滚转、俯仰角速度的大小会影响该低频信号的幅值大小；随着基础运动角速度的变化，转子前四阶振动分量没有发生明显的变化，而基础运动频率与转频之间的频带区域有显著变化。此方法有效地提升了机动飞行下转子支承系统振动信号处理与分析的准确度和效率，降低了信号噪声。