航空发动机自由涡轮叶片裂纹故障分析

针对某涡桨发动机在试车过程中发生的自由涡轮叶片裂纹故障,对裂纹叶片进行荧光检查、叶片测频和冶金分析,并通过MSC/PATRAN有限元分析软件确定叶片的振动特性。结果表明:叶片裂纹发生的原因为叶片的第5阶固有频率与导叶激励频率接近而发生共振,引起叶片发生高阶振动,造成叶片高周疲劳失效所致。重点调整螺旋桨的工作转速范围,使其基本处于规定的安全工作转速范围内。后经1000 h试车验证,均未再发生类似故障。     

航空发动机涡轮叶片的检测技术

介绍了涡轮叶片的机上孔探仪检查、清洗预处理、叶型完整性及内部组织结构完整性等先进的检测技术。     

航空发动机涡轮叶片DR检测工艺参数优化

针对工业领域数字射线（DR）快速选定检测工艺参数获取高信噪比图像的需求,研究DR检测中多因素工艺参数不同组合对成像结果的影响。以航空发动机涡轮叶片同材料等效厚度试块为对象,采用二次回归正交旋转实验方法,建立检测图像信噪比与管电压、管电流、积分时间、不同等效厚度之间的二次回归方程模型,并检验单因素及各因素间交互作用对检测图像信噪比的显著性。利用人工刻槽航空发动机涡轮叶片结合回归方程模型,以检测图像信噪比为优化指标,在已知透照厚度情况下得到最佳工艺参数组合,比较检测图像信噪比的实际值与计算值。结果表明:在4组验证实验下实际信噪比值与计算值比较接近,误差范围在1.4%～5.5%,表明模型具有较高的可靠性。      

航空发动机涡轮叶片发射率测量

对于复杂环境下的涡轮叶片表面温度场测量,红外测温技术是目前该领域最佳方法之一,而发射率的准确测量是红外测温的关键.本文针对涡轮叶片发射率的测量,阐述了热电偶对比法的原理和技术细节,并根据某型发动机涡轮转子叶片温度场试验测试的需求,在600-800℃温度范围内进行了发射率测量.试验数据分析表明,其发射率为0.914,可作为ROTAMAPⅡ辐射高温计的预先设定值.而误差分析表明,该方法具有较高的精度.     

航空发动机涡轮叶片高周疲劳裂纹故障分析与思考

针对航空发动机涡轮整体叶盘叶片发生的高周疲劳裂纹故障,及排故初期受动应力测试条件限制,主要采取增强结构抗力的排故措施使裂纹位置集中于叶片尾缘根部。后经高温、高转速、小尺寸整体叶盘叶片动应力测试技术攻关,明确故障主要为涡轮导叶尾流激起的叶片振动应力超限所致。采取增加导叶数避开共振的改进措施,并经整机高周疲劳试验考核验证了其有效性。认识到叶片振动特性设计时需关注的几个问题,及先进动应力测试技术在发动机研制过程中的不可或缺,形成了一套经过实践验证的叶片高周疲劳排故工作流程,对国内航空发动机研制起到一定的参考借鉴作用。     

航空发动机涡轮叶片修理技术

介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整性检测等预处理,以及包括表面损伤修理、叶顶修复、热静压、喷丸强化及涂层修复等在内的先进修理技术。     

航空发动机涡轮叶片的失效分析与检测技术

通过分析航空发动机涡轮叶片的失效机理与寿命预测模型,从理论上阐述了导致叶片失效的关键因素。并针对影响叶片寿命的关键参数系统地阐述了目前的检测技术和发展趋势,主要包括叶片制造过程中叶片轮廓、进出气边轮廓、气膜孔、表面质量的检测,以及叶片服役后涂层质量、蠕变伸长量的离线和在线检测。检测技术既是叶片制造一致性的保障,同时也为失效机理和寿命预测提供实验测量数据,使预测模型更精准。     

某型航空发动机涡轮叶片涡流探伤干扰信号的鉴别与排除

某型航空发动机涡轮叶片涡流探伤工艺开发过程中,检测中出现异常检测信号,分析和验证证明是由对比试样制作不当及渗铝层残留引起的,属于干扰信号。通过调整对比试样、加强探伤前检查等手段消除了干扰信号,优化了检测工艺。     

航空发动机涡轮盘裂纹扩展分析

在计算分析含有角裂纹等厚空心盘应力强度因子基础上,针对某涡轮盘螺栓孔周向应力最大处建立孔边角裂纹的有限元模型;利用J积分法,计算得到不同尺寸裂纹前沿的应力强度因子;采用2自由度法描述扩展过程中裂纹前沿形状的发展,对角裂纹引起的轮盘裂纹扩展过程进行了有限元模拟;最后得到涡轮盘的裂纹扩展寿命。     

航空发动机涡轮叶片气膜孔制备仿真与试验研究

传统的气膜孔加工方式,例如钻削、电火花等在加工过程中会产生裂纹、重铸层、锥度等问题,无法满足对气膜孔的高精度和高质量要求,从而对叶片的寿命产生不同程度的影响。不同于传统的气膜孔加工方式,激光加工气膜孔是一种高精度的加工方式。但是,当飞溅物无法从气膜孔完全排出时,会在孔壁形成重铸层,进而对气膜孔的质量产生影响。本文主要对飞秒激光加工气膜孔的过程进行了仿真研究,分析了气膜孔从开始烧蚀到结束的形貌变化、所产生的金属气体的温度及速度变化,然后通过改变不同的激光参数,得出重铸层厚度受到激光功率和脉冲宽度的影响,激光功率增大可以减小重铸层厚度,但是激光功率也不能无限增大,否则会造成过度烧蚀。而脉冲宽度与重铸层厚度并不呈现简单的线性关系。因此,为了减小重铸层厚度,提出了先加工出尺寸小于实际所需的气膜孔,然后再对其进行扩孔的加工方式。通过试验验证,扩孔加工可以显著提高气膜孔质量。