航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障分析

1、 目 錄第 1章 緒 論 1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)概述·································21.2 可靠性與故障···········

2、83;···················21.2.1 可靠性·····························

3、;·······21.2.2 故障······································21.2.3 故障分析與排故方法

4、3;·······················3第 2 章 壓氣機(jī)喘振故障分析 2.1 概述·······················

5、;················5 2.2 喘振時(shí)的現(xiàn)象·······························5 2.3

6、 喘振的根本原因·····························5 2.4 壓氣機(jī)的防喘措施·················&#

7、183;·········6第 3 章 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片故障分析 3.1 概述····································&

8、#183;··9 3.2 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片受環(huán)境影響的損傷特征和有關(guān)安全準(zhǔn)則與標(biāo)準(zhǔn)········································9 3.3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)

9、子葉片故障模式及其分析·············10 WP7系列壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片現(xiàn)行檢查標(biāo)準(zhǔn)含判廢標(biāo)準(zhǔn)·······························

10、;············10 3.4 WP7系列報(bào)廢葉片主要失效模式統(tǒng)計(jì)分析·····12第 4 章 發(fā)動(dòng)機(jī)篦齒盤(pán)均壓孔裂紋故障分析及預(yù)防4.1 概述·······················&

11、#183;··············144.2 篦齒盤(pán)結(jié)構(gòu)與工作狀態(tài)分析··················14 結(jié)構(gòu)分析·············

12、····················14 工作狀態(tài)分析····························

13、83;14.1 工作溫度高·····························14.2 工作轉(zhuǎn)速高·················&

14、#183;···········14.3 易產(chǎn)生振動(dòng)·····························144.3 裂紋特征與產(chǎn)生原因分析····

15、3;··············15 裂紋特征·································15 裂紋原因分析

16、·····························154.4 結(jié)論···················

17、3;·················16結(jié)束語(yǔ)································

18、;···········17致謝······································&

19、#183;······18文獻(xiàn)··········································

20、83;··19第 1 章 緒 論 1.1發(fā)動(dòng)機(jī)概述 二十世紀(jì)以來(lái)，特別是第二次世界大戰(zhàn)以后，航空和空間技術(shù)有了飛躍的發(fā)展?，F(xiàn)在，飛機(jī)已經(jīng)成為一種重要的不可缺少的作戰(zhàn)武器和運(yùn)輸工具。飛機(jī)的飛行速度高度航程載重量和機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)的能力，都已達(dá)到了相當(dāng)高的水平。這些成就的取得，在很大程度上取決于動(dòng)力裝置的發(fā)展。然而，航空發(fā)動(dòng)機(jī)屬于高速旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，處于高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷（高應(yīng)力）和高溫環(huán)境下工作的；發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，是體現(xiàn)飛機(jī)性能的主要部件。又由于發(fā)動(dòng)機(jī)由許多零組件構(gòu)成，即本身工作情況和外界環(huán)境都十分復(fù)雜，使發(fā)動(dòng)機(jī)容易出現(xiàn)故障，因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)屬于多發(fā)性故障的機(jī)械。經(jīng)過(guò)多年的努力，在航空領(lǐng)域工

21、作的研究人員已經(jīng)了解和解決了發(fā)動(dòng)機(jī)許多故障，然而，一些故障還是無(wú)法完全解決的，只能盡量減少故障對(duì)飛機(jī)的危害。本論文列舉出發(fā)動(dòng)機(jī)幾種典型故障，并且盡可能的根據(jù)科學(xué)研究數(shù)據(jù)來(lái)研究分析這幾種故障，給出科學(xué)的預(yù)防故障和排故方法。1.2可靠性與故障1.2.1可靠性產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力為產(chǎn)品的可靠性。所謂產(chǎn)品，是指任何元器件、零部件、組件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。規(guī)定條件主要指環(huán)境條件和使用條件，如產(chǎn)品在工作中所承受的應(yīng)力水平、溫度、振動(dòng)和腐蝕環(huán)境等。規(guī)定時(shí)間是指廣義時(shí)間，除產(chǎn)品的工作小時(shí)外，還可指其循環(huán)次數(shù)等。1.2.2故障產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀

22、態(tài)。對(duì)某些產(chǎn)品如電子元器件、彈藥等稱失效。產(chǎn)品的故障：a. 在規(guī)定的條件下，不能完成其規(guī)定的功能；b. 在規(guī)定的條件下，一個(gè)或幾個(gè)性能參數(shù)不能保持在規(guī)定的范圍內(nèi)； c. 在規(guī)定的應(yīng)力范圍內(nèi)工作時(shí)，發(fā)生產(chǎn)品的機(jī)械零部件、結(jié)構(gòu)件或元器件的破裂、斷裂、卡死等損壞狀態(tài)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品不能滿足其規(guī)定功能。 故障率： 指工作到時(shí)刻t尚未發(fā)生故障產(chǎn)品，在該時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。為產(chǎn)品可靠性的一種基本參數(shù)。故障率可分為：均故障率和瞬時(shí)故障率兩種，其定義分別為： 平均故障率是在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比，用表示。1壽命單位 式中：r 故障總數(shù) 第i個(gè)產(chǎn)品發(fā)生故障前的壽

23、命單位時(shí)故障率是在規(guī)定的條件下，工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。用 式中：到t時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù) t時(shí)刻后時(shí)間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)故障類(lèi)別： 從總體結(jié)構(gòu)上將故障分為：性能故障、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度故障和附件系統(tǒng)故障。 性能故障：多表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)推力下降、轉(zhuǎn)速擺動(dòng)、耗油率過(guò)高、排氣溫度高、空中熄火和放炮等現(xiàn)象。其故障比例約占航空發(fā)動(dòng)機(jī)總故障的1020。性能故障多表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)研制的早期，易于在廠內(nèi)試車(chē)或出廠前發(fā)現(xiàn)和排除。有時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)老化也出現(xiàn)性能故障，屬于壽命后期的耗損故障。 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度故障：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度故障反映的方面極廣，類(lèi)型眾多，且往往后果嚴(yán)重。大體上有強(qiáng)度不足而破壞與損傷，高周

24、疲勞，低周疲勞，熱疲勞損傷，蠕變與疲勞交互作用損傷現(xiàn)象等。這些故障構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)主要故障事件，約占發(fā)動(dòng)機(jī)總故障的6080，故障比例相當(dāng)高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的安全構(gòu)成主要威脅。 附件系統(tǒng)故障：由于組成附件系統(tǒng)的零、組件形式比較多，其中有電子元器件、機(jī)械元器件、外購(gòu)成品與器件等。故其故障現(xiàn)象，將依其各自特點(diǎn)進(jìn)行分析。1.2.3 故障分析與排故方法。發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析與排故方法都有其一定規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，通?？刹捎靡韵碌牟襟E和方法，如圖1-1所示。 圖1-1 故障分析和排故方法 故障史調(diào)研。零組件發(fā)生故障，首先要對(duì)該零組件原始設(shè)計(jì)情況進(jìn)行查閱、調(diào)查研究。查看是否存在有不合理的設(shè)計(jì)現(xiàn)象，是否存在潛在缺陷。查看其使用狀態(tài)

25、和使用環(huán)境等，同時(shí)了解該零件的故障歷史、發(fā)生頻率等內(nèi)容。 故障現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行周密調(diào)研、記錄并研究其故障現(xiàn)象、使用條件與使用環(huán)境。除對(duì)故障件進(jìn)行詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象記錄外，應(yīng)保護(hù)好故障件及其相關(guān)件。還應(yīng)對(duì)操作人員駕駛員進(jìn)行調(diào)查，記載故障發(fā)生前后的情況，了解人為因素的影響性質(zhì)。 材質(zhì)與金相分析。對(duì)故障的材質(zhì)進(jìn)行查對(duì)，檢查該零件生產(chǎn)批次、力學(xué)特性、加工質(zhì)量和零件的儲(chǔ)存情況等。故障件的金相分析是十分重要的，通過(guò)金相分析可以決定該故障屬何種模式和性質(zhì)，如強(qiáng)度不足斷裂，或高、低循環(huán)疲勞斷裂等。 故障再現(xiàn)試驗(yàn)分析。零件故障除對(duì)偶然性故障不作故障再現(xiàn)分析外，為進(jìn)行故障機(jī)理研究，對(duì)重復(fù)出現(xiàn)的故障必須進(jìn)行故障再

26、現(xiàn)試驗(yàn)。 故障機(jī)理理論分析。故障機(jī)理的理論分析是故障分析與排良好的效果。 故障機(jī)理的試驗(yàn)研究。故障機(jī)理的試驗(yàn)研究與故障機(jī)理的理論研究是故障分析中兩項(xiàng)并行的重要工作。故障機(jī)理的試驗(yàn)研究是以一定的試驗(yàn)方法，研究故障發(fā)生的原因、條件和現(xiàn)象。與理論研究并行以確定故障性質(zhì)。故障機(jī)理試驗(yàn)研究可對(duì)故障件單獨(dú)進(jìn)行等效試驗(yàn)，或在專門(mén)的試驗(yàn)裝置上進(jìn)行模擬、等效試驗(yàn)，也可在發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)地面試車(chē)狀態(tài)進(jìn)行等效模擬與真實(shí)環(huán)境下的試驗(yàn)。這是一項(xiàng)比較復(fù)雜，但很有實(shí)效的試驗(yàn)工作。 排故措施與隔離措施。故障排除措施與隔離措施是故障分析的后期工作，當(dāng)故障原因得以解釋或找到后，依其機(jī)理和現(xiàn)象，采取相應(yīng)排故措施。排故措施依故障機(jī)理不同而

27、異。例如對(duì)強(qiáng)度不足引起的故障，只需改變零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可滿足排故要求。如零件屬共振疲勞，則可改變零件的固有頻率，即從調(diào)頻措施的內(nèi)因或改變激振頻率的外因兩方面著手，目的是要避開(kāi)共振狀態(tài)。 改善后的實(shí)施考核。經(jīng)故障分析提出排故措施后，還需裝機(jī)進(jìn)行實(shí)地考核，或進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行考核。經(jīng)過(guò)排故的零件，一般情況下故障不會(huì)再出現(xiàn)，其可靠性提高。但有些不恰當(dāng)?shù)呐殴蚀胧┓炊鴷?huì)使其可靠性降低，這樣就得重新研究進(jìn)行改進(jìn)。所以說(shuō)排故過(guò)程是產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)的試驗(yàn)過(guò)程。 效果分析與使用信息反饋。經(jīng)排故后的零件投入使用考核，要及時(shí)分析其使用效果，好則使用，否則還需要進(jìn)一步改進(jìn)。故障分析與排故中的所有反饋資料都十分寶貴，為該項(xiàng)產(chǎn)

28、品或同類(lèi)產(chǎn)品積累了經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，可供新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、老產(chǎn)品改進(jìn)參考。航空發(fā)動(dòng)機(jī)零組件的故障分析與排故是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，有著嚴(yán)密的科學(xué)性、現(xiàn)實(shí)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，是可靠性、安全性分析中的重要環(huán)節(jié)之一。第二章 壓氣機(jī)喘振故障分析2.1概述喘振是氣流沿壓氣機(jī)軸線方向發(fā)生的低頻率、高振幅的振蕩現(xiàn)象。這種低頻率高振幅的氣流振蕩是一種很大的激振力來(lái)源, 它會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件的強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)和熱端超溫, 并在很短的時(shí)間內(nèi)造成機(jī)件的嚴(yán)重?fù)p壞, 所以在任何狀態(tài)下都不允許壓氣機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)工作。2.2喘振時(shí)的現(xiàn)象發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音由尖哨轉(zhuǎn)變?yōu)榈统? 發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)加大; 壓氣機(jī)出口總壓和流量大幅度的波動(dòng); 轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定, 推力突然下降并

29、且有大幅度的波動(dòng); 發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度升高, 造成超溫; 嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生放炮, 氣流中斷而發(fā)生熄火停車(chē)。因此, 一旦發(fā)生上述現(xiàn)象, 必須立即采取措施, 使壓氣機(jī)退出喘振狀態(tài)。反推力裝置使用不當(dāng), 會(huì)造成超溫; 當(dāng)飛機(jī)滑跑速度很低時(shí), 反推力裝置仍在工作,則會(huì)造成排出的燃?xì)庥种匦卤晃氚l(fā)動(dòng)機(jī), 從而會(huì)造成喘振。喘震是表象，大多數(shù)的情況可以說(shuō)成因是氣流分離，更確切的說(shuō)是附面層分離（boundary layer separation ).誘發(fā)附面層分離的原因，在進(jìn)氣道喘振中，最重要的原因是攻角太大，導(dǎo)致氣流在進(jìn)氣道的唇部發(fā)生分離，為避免這種分離現(xiàn)象發(fā)生，大家可以看到大型民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道表面內(nèi)襯上有

30、凹坑，就是為了把LAMINA 附面層轉(zhuǎn)化為T(mén)urbulence 附面層，讓附面層能夠更常時(shí)間的粘在內(nèi)壁上。在壓氣機(jī)喘振中，主要是激波誘發(fā)的附面層分離，這個(gè)比較復(fù)雜，但是可以通過(guò)對(duì)扇頁(yè)形狀的設(shè)計(jì)和使用增加附面層能量的各種方法去避免。發(fā)動(dòng)機(jī)防喘系統(tǒng)故障，試車(chē)時(shí)尾風(fēng)過(guò)大，油門(mén)運(yùn)動(dòng)過(guò)快，壓氣機(jī)葉片損傷。一句話就是各氣流因?yàn)閴毫Φ年P(guān)系在進(jìn)氣口或都?jí)簹鈾C(jī)部分來(lái)回的不規(guī)擇的涌動(dòng),并帶動(dòng)了激動(dòng)切線在唇口和壓氣機(jī)前緣浮動(dòng)還有就是不正常的油氣比，啟動(dòng)功率低，場(chǎng)溫過(guò)高；滑行時(shí)，如果低速度滑行，打開(kāi)反推裝置也會(huì)造成壓氣機(jī)喘振。2.3喘振的根本原因由于氣流攻角過(guò)大, 使氣流在大多數(shù)葉片的葉背處發(fā)生分離.<br&g

31、t;喘振的物機(jī)理過(guò)程是: 空氣流量下降, 氣流攻角增加, 當(dāng)流量減少到一定程度時(shí), 流入動(dòng)葉的氣流攻角大于設(shè)計(jì)值, 于是在動(dòng)葉葉背出現(xiàn)氣流分離,流量下降越多, 分離區(qū)擴(kuò)展越大, 當(dāng)分離區(qū)擴(kuò)展到整個(gè)壓氣機(jī)葉柵通道時(shí), 壓氣機(jī)葉柵完全失去擴(kuò)壓能力, 這時(shí), 動(dòng)葉再也沒(méi)有能力將氣流壓向后方, 克服后面較強(qiáng)的反壓, 于是, 流量急劇下降, 不僅如此, 由于動(dòng)葉葉柵失去擴(kuò)壓能力, 后面高壓氣體還可能通過(guò)分離的葉柵通道倒流至壓氣機(jī)的前方, 或由于葉柵通道堵塞, 氣流瞬時(shí)中斷, 倒流的結(jié)果, 使壓氣機(jī)后面的反壓降得很低, 整個(gè)壓氣機(jī)流路在這一瞬間就變得“很通暢”, 而且由于壓氣機(jī)仍保持原來(lái)的轉(zhuǎn)速, 于是瞬時(shí)

32、大量氣流被重新吸入壓氣機(jī), 壓氣機(jī)恢復(fù)“正?！绷鲃?dòng)和工作, 流入動(dòng)葉的氣流由負(fù)攻角很快增加到設(shè)計(jì)值, 壓氣機(jī)后面也建立起了高壓氣流, 這是喘振過(guò)程中氣流重新吸入狀態(tài)。然而, 由于發(fā)生喘振的流路條件并沒(méi)有改變, 因此, 隨著壓氣機(jī)后面反壓的不斷升高, 壓氣機(jī)流量又開(kāi)始減小, 直到分離區(qū)擴(kuò)展至整個(gè)葉柵通道, 葉柵再次失去擴(kuò)壓能力, 壓氣機(jī)后面的高壓氣體再次向前倒流或瞬時(shí)中斷, 如此周而復(fù)始地進(jìn)行下去。2.4 壓氣機(jī)的防喘措施 由于壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)的氣動(dòng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)工作狀況偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)，各級(jí)的速度三角形也和設(shè)計(jì)點(diǎn)的不同，也就是非設(shè)計(jì)點(diǎn)參數(shù)與壓氣機(jī)的幾何形狀不協(xié)調(diào)。這是各級(jí)的流量系數(shù)大大

33、地偏離了設(shè)計(jì)值，從而造成攻角過(guò)大或者過(guò)小，于是就產(chǎn)生了喘振或者堵塞。防止壓氣機(jī)喘振的措施，主要是如何使壓氣機(jī)各級(jí)在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下，都能夠保持與壓氣機(jī)幾何形狀相適應(yīng)的速度三角形，也就是是攻角不要過(guò)大或過(guò)小。改善的途徑一方面從氣動(dòng)設(shè)計(jì)著手，另一方面是增加調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，是壓氣機(jī)葉片或者流路的幾何形狀能夠隨著工作狀況而改變，以便適應(yīng)參數(shù)不同的工作狀況。目前，在增設(shè)可調(diào)機(jī)構(gòu)的措施方面，經(jīng)常采用的方法有下列幾種。 壓氣機(jī)中間級(jí)放氣 現(xiàn)在簡(jiǎn)述一下從壓氣機(jī)中間級(jí)放氣以排除喘振的機(jī)理。當(dāng)打開(kāi)放氣系統(tǒng)時(shí)，由于減少了空氣流路的阻力，所以位于放氣系統(tǒng)之前的壓氣機(jī)級(jí)的空氣流量就增加了。因而前面級(jí)的軸向速度就增大，氣流攻角減少

34、，從而避免了發(fā)生喘振而保持穩(wěn)定工作。由圖1-2所示的第一級(jí)特性可見(jiàn)，由N點(diǎn)變到M點(diǎn)。此外，放氣系統(tǒng)后面的各級(jí)空氣流量都由于放氣而減少，于是氣流攻角增加，使其脫離堵塞狀態(tài)，由N點(diǎn)變到M點(diǎn)工作。因此，放氣的后果是使前后各級(jí)都朝著有利的工作狀態(tài)變化，使工作協(xié)調(diào)，從而大大改善了壓氣機(jī)的特性，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)安全可靠地工作。 圖1-2 放氣機(jī)構(gòu)防喘原理示意圖 中間放氣防喘的方法機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，在增壓比小于10的多級(jí)軸流式壓氣機(jī)中效果很好。除放氣防喘之外，還可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)功率。但是有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是將1525的壓縮空氣放掉而沒(méi)有利用。這就意味著供給壓氣機(jī)的一部分機(jī)械能，白白地被浪費(fèi)掉，結(jié)果使得放氣時(shí)

35、發(fā)動(dòng)機(jī)推力減少，燃油消耗率增大，渦輪前溫度升高。由于放氣的采用，引起放氣截面上氣流的重新組織，并且可能發(fā)生局部氣流分離和葉片振動(dòng)。這就需要在設(shè)計(jì)放氣機(jī)構(gòu)時(shí)加以注意。為了防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，可以加大放氣孔區(qū)域中級(jí)和級(jí)的間隙，并要求盡量能沿著整個(gè)圓周均勻放氣。 可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)氣導(dǎo)流葉片和整流器葉片 可轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)氣導(dǎo)流葉片和整流器葉片防喘原理是通過(guò)改變導(dǎo)向器葉片角度來(lái)改變工作葉輪進(jìn)口處的絕對(duì)速度的方向, 也就是改變預(yù)旋量,從而改變工作葉輪進(jìn)口處的相對(duì)速度的方向, 以減小攻角,達(dá)到防喘的目的。若多級(jí)壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)增壓比相當(dāng)高，則必須采用很多級(jí)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的整流器葉片。如J-79-3A渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，壓氣機(jī)共17級(jí)

36、，總增壓比為13，就采用了可轉(zhuǎn)導(dǎo)流葉片和6級(jí)可以旋轉(zhuǎn)的整流器葉片。這種防喘方法從經(jīng)濟(jì)性上看比放氣防喘要好，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。從氣動(dòng)上看，這種辦法只能著重改善氣流沿葉高在某一個(gè)半徑上的流動(dòng)情況，例如照顧到平均半徑時(shí)，就不能很滿意地照顧到葉尖和葉根，盡管如此，由于這種防喘方法效果比較好，現(xiàn)在得到廣泛的應(yīng)用。 雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子 雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子防喘原理是通過(guò)改變轉(zhuǎn)速, 即改變壓氣機(jī)動(dòng)葉的切線速度的辦法來(lái)改變工作葉輪進(jìn)口處的相對(duì)速度的方向, 以減小攻角, 達(dá)到防喘的目的。由于雙軸壓氣機(jī)具有一系列優(yōu)點(diǎn)，例如，不容易產(chǎn)生喘振，可以在寬廣的范圍內(nèi)工作而仍然可保持較高的效率，容易起動(dòng)等等。所以，雙軸的結(jié)構(gòu)型式得到

37、了廣泛的應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，重量也較大。由于構(gòu)造設(shè)計(jì)上的不斷改進(jìn)，已逐步克服了這些問(wèn)題。近年來(lái)，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，增壓比不斷提高，還成功的制造了包括風(fēng)扇在內(nèi)的三轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)，例如英國(guó)的RB.211就是一臺(tái)這樣的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。它的優(yōu)點(diǎn)是效率高，防喘性能好，但它的缺點(diǎn)也是很明顯的，那就是結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。 可變進(jìn)口通道面積將進(jìn)口面積作成可變的，如圖1-3所示。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，第一級(jí)和前面幾級(jí)將由于攻角很大而發(fā)生喘振。這時(shí)可以把進(jìn)口面積A變小。在相同流量下，面積A變小就會(huì)導(dǎo)致氣流軸向速度增大。于是第一級(jí)工作輪的進(jìn)口速度三角形就必定會(huì)變得如虛線所示。由圖可見(jiàn)，由于攻角減小而使壓氣機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，

38、工作點(diǎn)由A變到A而遠(yuǎn)離不穩(wěn)定區(qū)。如英國(guó)早期的發(fā)動(dòng)機(jī)“薩普菲爾Sa.7”就采用了這種方案。 圖1-3 壓氣機(jī)進(jìn)口面積可調(diào)裝置及其特性圖第 三 章 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片故障分析3.1 概述 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)件中的主要零部件之一，不僅體現(xiàn)在對(duì)整機(jī)性能的影響很大，而且還由于數(shù)量多、形體單薄，以及受到載荷狀況嚴(yán)酷和工作環(huán)境復(fù)雜的影響，致使其在發(fā)動(dòng)機(jī)中一直被列為故障率最高的構(gòu)件之一。盡管在我國(guó)現(xiàn)役機(jī)種WP7系列發(fā)動(dòng)機(jī)的外場(chǎng)調(diào)查中表明：長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累和不間斷的研究成效，已使因振動(dòng)疲勞而引起的葉片斷裂故障明顯的得到了控制。但是，對(duì)于其他機(jī)種，卻依然存在有較高的故障發(fā)生率，并又與不明振源的高階共振現(xiàn)象密

39、切相關(guān)。因此，這類(lèi)高循環(huán)的疲勞現(xiàn)象依然吸引著人們的注意力，并引起廣泛的關(guān)注。在航空渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片位處最高沿，加上結(jié)構(gòu)、數(shù)量和受載的特殊性，一直是受環(huán)境影響最敏感、損傷頻次最嚴(yán)重、故障模式最繁多、后果影響最突出的構(gòu)件之一。正因?yàn)槿绱?，?guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)都之分重視它們的工作狀況，不論使用、維修，乃至設(shè)計(jì)、制造，都曾為此有明確的要求。在我國(guó)編制的航空渦噴、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究報(bào)告第三分冊(cè)葉片中明確指出，在僅有的五條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中，環(huán)境因素的影響就占了兩條外物吸入與空氣腐蝕?？梢?jiàn)，考慮使用環(huán)境的影響，以及提高其抗有害外來(lái)內(nèi)在因素的能力，已成為壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)中不可缺少的重要因素

40、，并且，愈來(lái)愈受到人們的重視；同時(shí)，還使人清楚地意識(shí)到它們對(duì)其他設(shè)計(jì)準(zhǔn)則高、低循環(huán)疲勞和靜態(tài)強(qiáng)度所帶來(lái)的重要影響，乃至威脅到葉片在使用過(guò)程中耐久性、可靠性，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性。事實(shí)上，多年來(lái)由于一直強(qiáng)調(diào)對(duì)低循環(huán)疲勞的重視和警惕，以及我國(guó)現(xiàn)役機(jī)型結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)的日趨完善，低循環(huán)疲勞破壞的發(fā)生幾率降低了，但是，它們的高循環(huán)疲勞和表面腐蝕損傷卻變得越來(lái)越嚴(yán)重了。當(dāng)前，這樣的態(tài)勢(shì)也已成為國(guó)內(nèi)外同行們的共識(shí)。3.2 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片受環(huán)境影響的損傷特征和有關(guān)安全準(zhǔn)則與標(biāo)準(zhǔn)特性尺寸由 大 到 小外因分類(lèi)大鳥(niǎo)、布片小鳥(niǎo)、橡膠與冰片等小石子、小零件等砂粒與腐蝕氣氛等損傷特征多片倒伏、變形和折斷變形、鼓包與撕裂撕裂

41、、缺損與鼓包、凹坑等表面損傷與裂紋設(shè)計(jì)準(zhǔn)則限制葉根應(yīng)變；限制位移限制撞擊點(diǎn)處塑性變形對(duì)于其翼弦的比率；限制撞擊范圍內(nèi)的應(yīng)變限制撞擊范圍內(nèi)的應(yīng)變；當(dāng)前后緣出現(xiàn)撕裂、缺損時(shí)葉片不折斷注意疲勞強(qiáng)度的安全儲(chǔ)備學(xué)術(shù)研究葉片間撞擊能量傳遞與重新分配；殘余變形；“最大”動(dòng)力效應(yīng)殘余變形殘余變形；可能的“最大”應(yīng)力集中時(shí)的承載能力葉片及其前后緣剩余疲勞強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化規(guī)范要求防止喪失葉型；相鄰葉片不相碰；凸肩不搭接和松脫不失速、不喘振；防止喪失葉型，注意葉型效率3時(shí)具有一個(gè)場(chǎng)站檢查期；明確維修量的極限值明確維修量的極限值；監(jiān)視與限制維修間隔期內(nèi)的表面損傷程度表中所示匯集了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片受各種環(huán)境因素影響而形成的

42、損傷，以及相關(guān)研究、標(biāo)準(zhǔn)等的特點(diǎn)。不難看出，所有的損傷事件盡管都具有隨機(jī)性，但是，卻又都具有明顯的特征。前三類(lèi)損傷是由外物損傷所致，他們的共同特點(diǎn)為：“事件發(fā)生是偶然的，過(guò)程進(jìn)展是快捷的，或者是不穩(wěn)定的，而相應(yīng)的處置措施則是以控制轉(zhuǎn)捩點(diǎn)或極限狀態(tài)作為基本出發(fā)點(diǎn)，重視后果，不細(xì)究過(guò)程”；然而，對(duì)于第四類(lèi)俗稱由環(huán)境因素影響所致的表面損傷，其特點(diǎn)則表現(xiàn)為：“事件發(fā)生是必然的，過(guò)程進(jìn)展是緩慢的，或者是相對(duì)穩(wěn)定的，而對(duì)應(yīng)的處置措施則是以監(jiān)控狀態(tài)發(fā)展為基本出發(fā)點(diǎn)，密切監(jiān)視和跟蹤過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化”。顯然，前三類(lèi)損傷是突發(fā)性的，他們的發(fā)生除了可以通過(guò)加強(qiáng)外場(chǎng)管理而避免外，通常都是按視情維修處理；而第四類(lèi)損傷，不

43、僅表明了其發(fā)生是不可避免的常見(jiàn)現(xiàn)象，而且還由于存在著一定的演變過(guò)程和形成時(shí)間，因此相應(yīng)的損傷特征必然是呈漸變的，不太引人注意，所以，通常都是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行定時(shí)翻修時(shí)才被發(fā)現(xiàn)，而進(jìn)行相應(yīng)的處置?？梢?jiàn)，認(rèn)清這些損傷模式的形成特點(diǎn)，以及掌握處置措施的基本思路，不論在學(xué)術(shù)上，還是在工程上，都具有重要的實(shí)用價(jià)值。3.3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片故障模式及其分析 WP7系列壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片現(xiàn)行檢查標(biāo)準(zhǔn)含判廢標(biāo)準(zhǔn) 在工程上，任何機(jī)械構(gòu)件的檢查標(biāo)準(zhǔn)、判廢標(biāo)準(zhǔn)通常都與他們的故障模式分不開(kāi)。同樣，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，也應(yīng)遵循這樣的程序。可是，由于其特有的受力狀態(tài)和復(fù)雜的使用環(huán)境，致使引發(fā)的故障模式變得很復(fù)雜。據(jù)內(nèi)外場(chǎng)

44、憑借肉眼觀察檢查的經(jīng)驗(yàn)獲知，他們的故障模式，除葉片榫頭局部變形和表面硬皮積碳、拉傷外，葉身部分就有裂紋、變形、撕裂和銹蝕、麻點(diǎn)等多種損傷，并且他們的嚴(yán)重程度、出現(xiàn)頻次，以及分布部位都表現(xiàn)各異?？梢?jiàn)，這些損傷模式除了對(duì)葉片強(qiáng)度構(gòu)成威脅外，它們的剛性消弱也是不可忽視的，甚至還會(huì)引起氣動(dòng)性能的下降。所以，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的檢查標(biāo)準(zhǔn)和判廢標(biāo)準(zhǔn)是集強(qiáng)度、剛性、工藝，以及氣動(dòng)性能等多因素要求而制定出來(lái)的。 表中所示為WP7系列壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片現(xiàn)行故障的檢查標(biāo)準(zhǔn)和判廢標(biāo)準(zhǔn)。可以看出，除列出了故障性質(zhì)、檢查方法與處理要求外，還明確地限制了可修復(fù)故障的發(fā)生部位。顯然，這不僅要求對(duì)威脅到葉片高應(yīng)力區(qū)的損傷故障，需要加

45、以嚴(yán)格地限制，而且，還要注意到它們對(duì)葉片的安全性、耐久性，以及氣動(dòng)性能等帶來(lái)的重要影響。 WP7系列壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片檢查標(biāo)準(zhǔn)含判廢標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)故障特征故障標(biāo)準(zhǔn)檢查方法修理方法處理結(jié)論1葉片裂紋、彎曲變形及葉片榫頭卡環(huán)槽變形不允許目視檢查無(wú)損探傷不修理報(bào)廢2葉片表面銹蝕積碳輕微銹蝕目視檢查酸洗、除銹、拋光修理嚴(yán)重銹蝕不修理報(bào)廢3葉盆葉背表面打傷級(jí)、級(jí)葉片距葉尖以內(nèi)的葉身長(zhǎng)度表面上，每面有4處深度不大于0.5打傷；距葉根以內(nèi)的葉身長(zhǎng)度表面上每面有4處不大于0.1的打傷。、級(jí)葉片距葉尖以內(nèi)的葉身長(zhǎng)度表面上，每面有4處深度不大于0.3打傷；距葉根以內(nèi)的葉身長(zhǎng)度表面上每面有4處不大于0.1的打傷目視檢查打磨、

46、拋光修理4葉片進(jìn)、排氣邊緣打傷、級(jí)葉片距葉尖以內(nèi)的葉身長(zhǎng)度表面上，有深度不大于。0.3打傷；距葉根以內(nèi)的葉身長(zhǎng)度表面上有深度不大于0.15的打傷。、級(jí)葉片距葉尖以內(nèi)的葉身表面上，有深度不大于0.2打傷；距葉根以內(nèi)的葉身長(zhǎng)度表面上有深度不大于0.1的打傷目視檢查打磨、拋光進(jìn)排氣邊緣修理5葉片表面粗糙輕微打傷不允許存在目視檢查拋光修理6葉片榫頭硬皮積碳、拉傷輕微硬皮積碳目視檢查不修理繼續(xù)使用嚴(yán)重硬皮積碳打磨繼續(xù)使用榫頭兩側(cè)面拉傷，其深度不大于0.5、級(jí)不大于1）寬度不大于2長(zhǎng)度不超過(guò)榫頭打磨拉傷處、毛刺修理 需要說(shuō)明的是，對(duì)于經(jīng)過(guò)修復(fù)的葉片，其幾何尺寸必然會(huì)不斷地減小。因此，除了在我國(guó)現(xiàn)用的維修規(guī)

47、范中，已規(guī)定了的以限制整個(gè)葉片沿葉高的最小弦長(zhǎng)來(lái)作為它們的修磨極限量外，還需要針對(duì)具體的損傷部位制定進(jìn)一步的明確和完善的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。此外，表中所述規(guī)定乃是針對(duì)葉片的個(gè)體而言，如果出現(xiàn)帶有群體性質(zhì)的損傷和有關(guān)要求，那么，還將有相應(yīng)的補(bǔ)充規(guī)定。 由于維修規(guī)范中的故障檢查判廢標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)轉(zhuǎn)子葉片的工作特點(diǎn)、破損安全準(zhǔn)則和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編制而成，所以，除了已破損的葉片需按報(bào)廢外，還要列出葉片表面?zhèn)鄣拇笮　⑸疃群褪杳艹潭鹊葥p傷模式，均可理解為經(jīng)過(guò)了實(shí)踐檢驗(yàn)的極限模式。換言之，盡管它們的形態(tài)多種多樣比如缺損、變形、表面損傷等，但是，所列模式均可被看作于判廢標(biāo)準(zhǔn)和可修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)間的臨界狀態(tài)，如果再繼續(xù)工作，將不能確保

48、其具有很低的破損概率，所以此時(shí)的葉片可被認(rèn)為正處于一種表面損傷的“極限強(qiáng)度”狀態(tài)。由此推論，在表面損傷的判廢標(biāo)準(zhǔn)與疲勞損傷的判廢標(biāo)準(zhǔn)之間，將可借助含義相近的“極限強(qiáng)度”而建立聯(lián)系，從而，為評(píng)估葉片壽命研究中的表面損傷，尋得了一種以疲勞損傷評(píng)估為基礎(chǔ)的代替方法。鑒于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的故障模式繁多，損傷起因復(fù)雜，以及具有集個(gè)體和群體于一體的性質(zhì)，加上他們的可維護(hù)性和可修復(fù)性，因此，除了極少數(shù)被打傷而報(bào)廢的葉片外，開(kāi)展壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的耐久性研究將變得更加具有特色。3.4 WP7系列報(bào)廢葉片主要失效模式統(tǒng)計(jì)分析為了更全面地摸清WP7系列發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片退役的故障原因，現(xiàn)將1135臺(tái)次使用期滿返廠翻修

49、發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片故障進(jìn)行了逐級(jí)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)?，F(xiàn)仍以外擊、腐蝕、裂紋和弦長(zhǎng)不足四種基本失效報(bào)廢模式作為分析對(duì)象，了解這些模式在各級(jí)中的分配狀況。通過(guò)這樣的統(tǒng)計(jì)，從中不僅發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致葉片因故報(bào)廢的主要原因，而且還將為今后的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)等工作提供不可多得的實(shí)踐信息。表中表示了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片在各級(jí)中不同失效模式的分布狀況。根據(jù)他們的失效頻率統(tǒng)計(jì)，可以看出：“外擊失效”主要由外來(lái)和內(nèi)來(lái)的偶然因素引起的，又稱外內(nèi)物損傷，通常發(fā)生在中、低空與地面。前幾級(jí)表現(xiàn)較為突出，而后面級(jí)的失效則主要由質(zhì)硬物的竄動(dòng)和二次損傷所致。由統(tǒng)計(jì)數(shù)字看出，不僅它們的發(fā)生頻率僅次于腐蝕失效的頻率，而且平均的級(jí)失效頻率也相當(dāng)高?？梢?jiàn)，這樣的

50、現(xiàn)象與管理、設(shè)計(jì)上的完善程度存在相當(dāng)密切的關(guān)系。此外，需要說(shuō)明的是，外物擊傷的故障形態(tài)主要有翹曲變形、凹坑與鼓包，以及撕裂損傷等。 表 WP7系列發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片及失效率統(tǒng)計(jì)所在級(jí)序號(hào)單級(jí)葉片數(shù)245353737373統(tǒng)計(jì)總數(shù)272406015560155828558285582855外擊數(shù)量438429393403558395失效頻率×1.6080.73120.65530.48640.67350.4767腐蝕數(shù)量149625431588411224262575失效頻率×5.4924.2272.6404.9632.9283.108裂紋數(shù)量5536812失效頻率×

51、;1.8360.83620.49870.72420.96551.448弦長(zhǎng)不足數(shù)量006184328失效頻率×000.99742.1725.1903.379 腐蝕失效與裂紋失效是因損傷累積所致，所以也是葉片壽終的主要表現(xiàn)。就裂紋失效而言，其主要由海水氣氛、空氣污染和環(huán)境風(fēng)沙等引起的表面磨蝕損傷累積所致，并且通常以發(fā)生在葉盆和前、后緣的表現(xiàn)為最嚴(yán)重。其特點(diǎn)除了具有一定的工作期限外，其發(fā)生頻率最高，發(fā)生故障的臺(tái)次又相對(duì)集中。因此，可以表明，它們是與某些特殊的環(huán)境因素有關(guān)。至于裂紋失效，盡管WP7系列發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)生機(jī)率不高，致命原因不明顯，但是，它們卻都具有相當(dāng)長(zhǎng)的工作時(shí)限，因此，可以表明，

52、它們的裂紋失效模式是由多種損傷綜合影響和積累所致。 弦長(zhǎng)不足是因維修過(guò)度所致，也可以理解為葉片壽終失效的一種特有的表現(xiàn)癥狀。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出，這種失效表現(xiàn)主要發(fā)生于后面級(jí)的薄葉片；而前兩級(jí)的級(jí)失效頻率竟然為“零”。其實(shí)，除前兩級(jí)的修復(fù)余量較大外，還可能與其價(jià)格較貴和判廢標(biāo)準(zhǔn)“放寬”等某些人為因素有關(guān)。因此，未能統(tǒng)計(jì)出來(lái)。第四章 發(fā)動(dòng)機(jī)篦齒盤(pán)均壓孔裂紋故障分析及預(yù)防4.1 概述發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的動(dòng)力裝置，是影響飛行安全的關(guān)鍵因素。因此，做好發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量安全工作，特別是做好直接危害及飛行安全問(wèn)題的預(yù)防工作，對(duì)于保證飛行安全具有重要意義。在對(duì)某新型發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)級(jí)封嚴(yán)篦齒盤(pán)的32個(gè)均壓孔沿盤(pán)周向進(jìn)行周

53、期性渦流探傷檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)一起裂紋故障。從已經(jīng)暴露的質(zhì)量問(wèn)題看，高壓壓氣機(jī)級(jí)封嚴(yán)篦齒盤(pán)是該型發(fā)動(dòng)機(jī)最薄弱的危險(xiǎn)性部件之一，由于改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)難度很大，目前只能通過(guò)選用性能更為優(yōu)異的材料，不斷完善生產(chǎn)制造工藝，以及提高維修檢測(cè)的針對(duì)性和有效性，進(jìn)一步研究改進(jìn)維修檢測(cè)的方法來(lái)預(yù)防監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障。42 篦齒盤(pán)結(jié)構(gòu)與工作狀態(tài)分析結(jié)構(gòu)分析 高壓壓氣機(jī)級(jí)封嚴(yán)篦齒盤(pán)，用于防治高壓壓氣機(jī)后的空氣泄露到高壓壓氣機(jī)卸荷腔，是發(fā)動(dòng)機(jī)工作的關(guān)鍵性零件。該盤(pán)由多個(gè)螺栓裝配固定在高壓級(jí)壓氣機(jī)后的高壓軸上，與高壓轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，工作環(huán)境惡劣，工作狀態(tài)下受多種載荷的影響。 工作狀態(tài)分析.1 工作溫度高 該盤(pán)裝配在高壓級(jí)壓氣機(jī)后、燃

54、燒室前的位置，工作環(huán)境溫度高，達(dá)800K工作與非工作狀態(tài)下溫差大，且盤(pán)的前后端面、盤(pán)內(nèi)不同部位受熱不均，導(dǎo)致在盤(pán)內(nèi)因材料的熱膨脹不均勻而產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力，尤其在均壓孔處位置及其他不連續(xù)處容易引起應(yīng)力集中。.2工作轉(zhuǎn)速高 篦齒盤(pán)在工作時(shí)，最高轉(zhuǎn)速達(dá)13300轉(zhuǎn)/秒，其自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力在盤(pán)內(nèi)引起很大的徑向離心應(yīng)力。由于盤(pán)沿一周有篦齒結(jié)構(gòu)，盤(pán)的質(zhì)量分布相對(duì)集中于盤(pán)沿一周。同時(shí)篦齒結(jié)構(gòu)離心半徑較大,在相同質(zhì)量、相同轉(zhuǎn)速的條件下，產(chǎn)生較大的離心力。這樣，盤(pán)內(nèi)的徑向離心應(yīng)力主要是由盤(pán)的篦齒結(jié)構(gòu)引起，盤(pán)內(nèi)不同半徑處的環(huán)形截面上的徑向離心應(yīng)力相差不大，但因?yàn)?2個(gè)均壓孔的存在，導(dǎo)致在盤(pán)的32個(gè)均壓孔處沿盤(pán)

55、周向位置產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致該處疲勞裂紋故障的發(fā)生。.3 易產(chǎn)生振動(dòng)該盤(pán)上裝配在高壓軸，當(dāng)然受到高壓壓氣機(jī)振動(dòng)的影響，產(chǎn)生振動(dòng)。這種振動(dòng)就會(huì)在盤(pán)上產(chǎn)生的交變應(yīng)力。當(dāng)盤(pán)所受交變應(yīng)力大于疲勞極限時(shí)，在金屬表面、晶界或非金屬雜物處形成駐留滑移帶，駐留滑移帶擠入缺陷形成應(yīng)力集中，形成裂紋源。4.3 裂紋特征與產(chǎn)生原因分析 裂紋特征 通過(guò)對(duì)級(jí)封嚴(yán)篦齒盤(pán)均壓孔裂紋故障殘盤(pán)裂紋斷面的觀察測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在裂紋斷面處，沒(méi)有塑性變形的殘余痕跡，斷裂型面沒(méi)有變化，即沒(méi)有發(fā)生頸縮現(xiàn)象。因此可以肯定引起級(jí)篦齒盤(pán)爆裂的裂紋時(shí)疲勞裂紋。裂紋原因分析 導(dǎo)致級(jí)篦齒盤(pán)均壓裂紋故障的主要原因有：設(shè)計(jì)不合理 篦齒盤(pán)在高壓壓氣機(jī)工作狀態(tài)

56、下的異常振動(dòng)不易控制，容易產(chǎn)生疲勞裂紋，同時(shí)徑向離心應(yīng)力和熱應(yīng)力的應(yīng)力集中加速疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)張。制造加工工藝存在問(wèn)題 存在預(yù)先微裂紋，大大降低了篦齒盤(pán)的抗疲勞強(qiáng)度，尤其是故障位置的均壓孔未倒圓或倒圓不夠，將容易在該處產(chǎn)生疲勞裂紋。裝配工藝要求高 任一細(xì)小的疏漏都可能影響裝配質(zhì)量，加劇篦齒盤(pán)的振動(dòng)強(qiáng)度和幅度，加速疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。 預(yù)防對(duì)策 高壓壓氣機(jī)級(jí)封嚴(yán)篦齒盤(pán)一旦產(chǎn)生裂紋，后果極為嚴(yán)重。為了杜絕此類(lèi)故障的產(chǎn)生，根據(jù)對(duì)級(jí)篦齒盤(pán)均壓孔裂紋故障的分析，采用以下對(duì)策：嚴(yán)格落實(shí)外廠檢查措施 裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，符合量變到質(zhì)變的發(fā)展規(guī)律，有一定的周期。因此，新制造、大修或檢修出廠發(fā)

57、動(dòng)機(jī)裝機(jī)后，經(jīng)過(guò)一定的飛行時(shí)間，按照工藝要求，利用渦流檢測(cè)的方法重點(diǎn)檢查裂紋危險(xiǎn)位置有無(wú)裂紋。研制性能更為優(yōu)異的新型粉末冶金材料 粉末冶金是指將金屬粉末放入模具中壓制成型后，再經(jīng)燒結(jié)而制成各種金屬制品的工藝方法。粉末冶金材料在冶金過(guò)程中，通過(guò)彌散相，熱壓過(guò)燒結(jié)等方法在晶界和亞晶界等面缺陷引起的強(qiáng)化和韌化反應(yīng)，在材料內(nèi)部生成類(lèi)似蜂窩結(jié)構(gòu)的顯微強(qiáng)化組織，強(qiáng)度提高了15%；同時(shí)這種高度的面缺陷具有抑制裂紋產(chǎn)生障礙裂紋擴(kuò)展的作用，且粉末冶金材料能達(dá)到很高的表面光潔度，這些都極大地增強(qiáng)了材料抵抗疲勞的強(qiáng)度。改進(jìn)篦齒盤(pán)的制造加工工藝 疲勞裂紋的萌生一般都形成于零件的表面，所以要注意提高零件的表面質(zhì)量，表面

58、越光潔平滑，零件的疲勞強(qiáng)度越高。當(dāng)零件表面的敏感位置存在加工缺陷時(shí)，就會(huì)引起應(yīng)力集中，加速產(chǎn)生顯微裂紋。通過(guò)表面噴丸強(qiáng)化和機(jī)械拋光途徑提高篦齒盤(pán)的表面質(zhì)量。改進(jìn)篦齒盤(pán)的檢修工藝 結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)大修或檢修，對(duì)篦齒盤(pán)均壓孔裂紋故障位置進(jìn)行射線、著色滲透等多種無(wú)損檢測(cè)，共同驗(yàn)證裂紋的有無(wú)。對(duì)沒(méi)有倒圓或者倒圓不夠的均壓孔邊進(jìn)行補(bǔ)充倒圓和拋光，提高危險(xiǎn)位置的疲勞強(qiáng)度。改進(jìn)篦齒盤(pán)的裝配工藝 對(duì)高壓轉(zhuǎn)子的裝備采用分段壓緊等工藝，盡可能地減小篦齒盤(pán)的振動(dòng)強(qiáng)度、幅度，從而避免篦齒盤(pán)在運(yùn)行狀態(tài)下由于振動(dòng)產(chǎn)生的交變應(yīng)力。檢查和監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)值 利用檢測(cè)數(shù)據(jù)和飛參數(shù)據(jù)，綜合分析變化趨勢(shì)，間接判斷振動(dòng)對(duì)篦齒盤(pán)狀態(tài)的影響，有

59、異常時(shí)要查明原因進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)縮短渦流探傷周期增加檢查頻次。4.4 結(jié)論 根據(jù)分析結(jié)果，需要嚴(yán)格落實(shí)預(yù)防事故的對(duì)策，以高度負(fù)責(zé)的態(tài)度認(rèn)真檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，確保篦齒盤(pán)的安全運(yùn)行。結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和努力，我終于完成了航空發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障分析的設(shè)計(jì)論文。從開(kāi)始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，再次回首這兩年多的學(xué)習(xí)，我感覺(jué)到自己有太多的知識(shí)沒(méi)有掌握，有太多的知識(shí)點(diǎn)還不曾了解。我開(kāi)始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)，查看相關(guān)的資料和書(shū)籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩設(shè)計(jì)一步步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次驗(yàn)證的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。雖然我的設(shè)計(jì)還很不成熟，還有很多不足之處，但都有是我的勞動(dòng)成果。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘泉。