鱼雷涡轮发动机具有功率大、体积小、重量轻等特点,是提高鱼雷航速,研究超重型鱼雷和闭式循环鱼雷动力系统的首选之一。由于雷上携带能源的有限性和空间结构的局限性,目前研究出的适合鱼雷用的涡轮机类型为单级冲动式超音速部分进气涡轮机。为了避免鱼雷涡轮机叶轮在发动机升速、部分进气脉冲激振力影响下发生共振,增大振动噪声甚至危及发动机的安全运行,非常有必要准确测量出叶轮的模态参数。传统模态测试通常采用压电式加速度传感器测量振动响应,由于鱼雷涡轮机叶轮体积小、质量轻、叶片短且位置相互交错,使用振动加速度传感器必然会增加与叶轮无关的附加质量,并且测点数量和位置严重受限,难以获得准确的模态固有频率和清晰的模态振型,因此非常有必要探索出适用于鱼雷涡轮机叶轮模态测试的方法。从目前公开资料来看,无论传统的附加质量大的振动加速度传感器还是各种新兴的小附加质量甚至无附加质量的振动测量工具,诸如激光测振仪、PVDF压电薄膜和电阻应变片,都没有用于鱼雷涡轮机叶轮模态测试的实践报道。为了系统全面的研究鱼雷涡轮机叶轮的模态测试,本文首先研究了基于模态置信度MAC矩阵和驱动点留数DPR的模态测点、激励点优选方法,实现测点和激励点的优选配置,明确了响应测点的数目和位置以及激励点的位置和方向;然后分别研究了振动加速度传感器、电阻应变片、PVDF压电薄膜和激光测振仪用于叶轮模态测试的应用技术并开展了模态试验,测试结果表明所有测量工具能测出的模态阶数都不超过5阶,加速度传感器的附加质量对叶轮固有频率的测量精度影响较大并会引起双峰现象,两种贴片式振动传感器的固有频率测量结果较好但振型测量结果很差,激光测振仪测量出的各阶固有频率都比较准确,振型最清晰,可操作性也最强;最后对不同测量手段获得的模态测量结果从不同维度进行了对比分析,评估各种叶轮模态测量方法的优缺点、适用范围及关键参数的选取,总结出在模态响应测点和激励点优选的基础上,采用力锤激振结合激光测振测量叶轮模态固有频率,激振器结合激光连续扫描测量叶轮振型是一种工程实用的叶轮模态测试方法。本课题首次将小附加质量的贴片式振动传感器和完全无附加质量的激光测振仪引入到鱼雷涡轮机叶轮模态测试,并根据测试值相近原则从四种测量结果中确定出叶轮在自由支撑状态下的前五阶固有频率的准确范围及清晰的模态振型,解决了鱼雷涡轮机叶轮模态测试难题,可为涡轮机的设计提供支撑,具有较高的理论意义和工程价值。