航空发动机压气机叶片在高转速、高温、高负荷工况下工作，承受复杂的交变载荷。高周疲劳是导致叶片失效的主要原因之一，而叶片强迫响应引发的振动是高周疲劳的主要诱因。准确获取叶片振动响应及其激振力来源，是叶片设计和健康管理的重要基础。

在普渡大学一项关于压气机叶片强迫响应的研究中，Kulite动态压力传感器被用于获取转子前的动态压力场数据。该数据与叶片振动测量手段相互配合，共同构成了叶片振动研究的数据链。

01 动态压力测量的必要性

压气机转子叶片的非定常激振力主要来自上游叶片排尾迹、下游势场干扰和进口流场畸变。这些扰动在转子入口前形成周期性压力脉动，其频率和幅值直接决定激振力的特征。当激振力频率与叶片固有频率重合时，将引发共振，增大高周疲劳风险。

因此，直接测量转子前的动态压力，是识别激振力主导频率、评估幅值的根本手段。同时，动态压力数据还可用于验证非定常数值模拟精度，并为流固耦合分析提供气动边界条件。这些信息无法仅靠叶片振动测量获取，必须由动态压力传感器提供，是强迫响应实验中的关键前端环节。

02 Kulite传感器的安装与功能

研究团队在三级轴流压气机研究设施上开展了实验。为全面获取气动数据，团队在压气机流道中布置了多种传感器，其中包括Kulite XTL-140系列动态压力传感器。

产品特点

01高频响应

能够捕捉数千赫兹的瞬态压力脉动，满足压气机叶片通过频率及其倍频的测量需求

02小体积

采用微型螺纹结构，可安装在机匣壁面等有限空间内

03高精度与稳定性

采用无引线技术，在振动和温度变化环境下保持输出稳定性

04 静动态均可测

既可用于静态压力测量，也可用于动态压力测量

产品安装

传感器被安装在转子2前方的机匣壁面周向位置，用于测量进入转子前的非定常压力场。机匣壁面安装方式使传感器能够直接感受流道内壁面的动态静压变化，相比插入式探针，这种方式对流场的干扰更小，测点更贴近叶片排交界面。

在安装过程中，传感器通过螺纹与机匣上的安装孔紧固连接，安装扭矩需控制在规定范围内以避免损坏敏感元件。传感器的压力敏感面与机匣内壁面保持平齐，以确保测量的是壁面静压而非滞止压力。

03 数据分析与作用

基于Kulite提供的气动数据，研究团队得以将分析聚焦于环境温度对叶片频率的影响

实验结果显示，在不同日期、不同时间段采集的数据中，叶片峰值响应频率发生明显偏移。在环境温度从96°F升至102°F时，叶片峰值频率偏移约1.2Hz；在另一组实验中，温度从80°F升至109°F时，偏移达到3Hz以上。

为确认频率偏移的来源，研究团队对应变片与叶尖定时数据进行了相关性分析，计算了挠度-应力比。该比值在各次运行之间保持一致，表明振动测量数据可靠。Kulite传感器提供的动态压力数据同样保持稳定，排除了气动测量误差导致频率偏移的可能性。

综合振动与气动数据，研究团队确认频率偏移的根源在于环境温度变化导致材料刚度改变。温度升高使17-4PH不锈钢的杨氏模量下降，叶片固有频率随之降低。Kulite传感器提供的高质量动态压力数据是排除气动因素干扰、确认温度效应的重要依据。

在压气机叶片强迫响应研究中，获取准确的动态压力数据是理解激振力特征、验证振动响应的基础。

Kulite动态压力传感器凭借高频响应、小体积和高稳定性，在该研究场景中实现了对转子前动态压力场的可靠测量。该测量数据与叶片振动数据相互配合，为确认温度对叶片频率的影响提供了关键依据，也为叶片健康监测系统的开发提供了基础实验支撑。

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