航空发动机叶片失效分析中的共性问题

综述了航空发动机叶片失效分析的基本思路和方法。从强调叶片失效分析的力学背景出发 ,提出了设计上的不足是叶片失效的根本原因 ;分析了叶片制造加工质量与故障叶片之间的辨证关系 ;论述了叶片工作寿命与叶片失效的相关性。在失效分析方法上 ,指出了现行理论计算所存在的局限性 ,强调了动态测试分析对故障定性的重要作用。     

航天发射场故障失效分析案例研究

随着现代航天产品日趋复杂,失效分析工作也日益受到重视。本文通过美国肯尼迪航天中心的有效载荷箱钢轨、避雷系统钢缆、履带运输车轴承、避雷塔钢管等地面设施设备故障失效案例,论述了故障失效归于生产制造、环境条件、操作与维护、研发设计以及综合形成的老化等五种成因,综述了进行每类故障失效分析所采用的检测仪器与实验室分析等技术手段、分析过程及分析结果,最后,强调了故障失效分析对于预防失效、确保航天系统的质量与可靠性的作用。本文可为我国航天发射场地面设施设备的可靠性研究提供有利的参考。     

航天发射场故障失效分析案例研究简

随着现代航天产品日趋复杂,失效分析工作也日益受到重视.本文通过美国肯尼迪航天中心的有效载荷箱钢轨、避雷系统铜缆、履带运输车轴承、避雷塔钢管等地面设施设备故障失效案例,论述了故障失效归于生产制造、环境条件、操作与维护、研发设计以及综合形成的老化等五种成因,综述了进行每类故障失效分析所采用的检测仪器与实验室分析等技术手段、分析过程及分析结果,最后,强调了故障失效分析对于预防失效、确保航天系统的质量与可靠性的作用.本文可为我国航天发射场地面设施设备的可靠性研究提供有利的参考.     

WP—8铝叶片振型与断裂失效分析

分析了ＷＰ－８发动机铝叶片因振动引起的断裂失效故障，提出了预防措施与建议。     

竞争风险模型下变环境的发动机叶片可靠性分析

针对航空发动机转子叶片的恶劣工况导致其存在多种故障模式,各种故障的失效与使用环境紧密关联,给航空发动机转子叶片的可靠性分析或风险控制带来了难度这一问题,从转子叶片的磨损和裂纹两种主要故障模式特点出发,研究了变环境下的转子叶片磨损故障模型和疲劳裂纹故障模型,提出了一种基于竞争风险模型的转子叶片可靠性分析方法,并给出了求解算法；以某高压涡轮转子叶片为例进行了分析研究.结果表明:在可靠性分析中采用单个故障模型比竞争风险模型风险更大；且在竞争风险模型下,如果不考虑推力环境的影响,以不可靠度要求0.1为例,相应风险增加了33%,验证了所提方法的实用性.      

定向凝固合金叶片的再结晶与疲劳失效

 对定向凝固合金叶片的裂纹与断裂进行了分析,在断口观察与金相组织分析的基础上,对叶片的失效模式与失效原因进行了研究,并提出了预防该类故障发生的措施。研究结果表明,定向凝固合金叶片的裂纹与断裂为同一失效模式,均为叶片表面的再结晶而导致的疲劳失效。叶片表面的再结晶在叶片使用之前就已存在,是由于固溶热处理前叶片的表面存在塑性变形,在固溶热处理过程中形成的。     

共因失效相关同级叶片系统可靠性分析

为了准确地分析航空发动机的可靠性，针对航空发动机失效模式多、相关性复杂的特点，在考虑失效模式相关性的基础上，建立了共因失效相关的结构系统可靠性模型。采用蒙特卡罗法和近似数值分析法对航空发动机同级叶片系统在叶片静强度不足失效、叶片外缘变形碰摩失效及考虑2种失效模式下的可靠度进行了计算分析。分析表明与共因失效相关的可靠性模型相比，传统的不考虑失效模式相关性的可靠性模型使可靠度评估过于保守。近似数值分析法在保持与蒙特卡罗法计算精度相同的情况下，能够大幅提高计算效率。     

某型发动机压气机转子叶片失效分析

通过对叶片失效件进行断口观察、分析发现,叶片故障是由于叶片表面发生腐蚀导致疲劳强度降低,使得叶片在振动应力下发生疲劳失效,叶片腐蚀主要是由于发动机的使用环境造成的。     

V2500高压压气机叶片失效分析

高压压气机叶片失效是造成发动机空停的原因之一,由于发动机工况复杂,叶片失效存在多种内外因素,且叶片失效后易造成二次损伤,给调查叶片失效的根本原因带来了困难。本文通过SEM和EDX对叶片损伤区域形貌和成分进行定性定量的分析,确定了叶片失效原因,对预防空停有参考借鉴意义。     

某型涡喷发动机工作叶片故障分析

详细分析了某型涡喷发动机工作叶片失效机理,给出了工作叶片失效和断裂故障的预防及改进措施,并通过对叶片振动可靠性的计算,提出了叶片振动损伤防护的有效方法。     

某高压压气机第4级转子叶片断裂分析

针对某燃气轮机在试车过程中高压压气机第4级转子叶片的断裂失效故障,通过外观检查、断口分析、表面检查、成分分析、组织检查、硬度测试和模拟试验等手段,对断裂性质和产生原因进行分析。结果表明:故障叶片为疲劳断裂。在试车过程中叶尖与机匣涂层严重碰摩,使叶片承受非正常冲击载荷是促使故障叶片产生疲劳裂纹的主要原因,叶片原始加工刀痕和喷丸质量差起促进作用。提出提高叶片加工质量,控制合理的叶片与机匣涂层之间的间隙的改进建议,以避免类似故障的发生。     

涡轮导向叶片热疲劳分析

某型涡扇发动机在进行地面性能试验时,高压涡轮导向叶片多台次出现了严重裂纹故障。本文以其失效分析为背景,推导出导向叶片瞬态温度场的计算方法,并对该导向叶片进行了瞬态温度场数值分析,进而得出导向叶片的瞬态热应力分布与热疲劳寿命的计算结果。同时对此故障产生的原因进行进一步的分析。分析的结果与该机地面性能试验数据基本吻合,因此,此分析过程可作为热疲劳寿命计算的借鉴。      

压气机转子带凸肩叶片掉块故障分析

针对某压气机转子带凸肩叶片掉块故障,通过外观检查、断口分析、成分分析、组织检查、加工制造质量复查及有限元计 算,明确了叶片断裂的性质,分析了掉块故障的原因。结果表明：故障叶片断口符合高周疲劳断裂特征,叶片波纹度不符合设计要 求,叶片凸肩上、下截面的叶型厚度异常减薄,分析认为该异常改变了叶片的振动特性,降低了共振裕度,在气流激励下可能引发叶 片进气边局部共振,最终导致叶片疲劳失效。     

重型燃气轮机压气机第一级转子叶片断裂分析

为了明确某燃气轮机压气机第1级转子叶片在工作过程中断裂失效的性质和产生原因,通过外观检查、断口分析、表面检查、成分分析、组织检查、硬度测试和强度计算等手段进行分析。结果表明:故障叶片为疲劳断裂;在工作过程中叶尖与机匣处理环异常碰摩,使叶片承受非正常冲击载荷是导致故障叶片产生疲劳裂纹的主要原因;榫齿出现微动磨损及其未进行喷丸强化对裂纹萌生起促进作用。提出了对叶片榫齿工作面进行喷丸表面强化,控制合理的叶片与机匣处理环之间的间隙的改进建议,避免类似故障发生。     

某回流燃烧室火焰筒冷却性能分析

为了研究回流燃烧室内部火焰筒的燃烧和冷却性能，建立了回流燃烧室模型，通过热流固耦合仿真分析其失效原因。通过引入不同孔型和不同孔倾角的气膜孔，与初始结构故障件的冷却效果进行对比分析。结果表明：原结构件最高温度和最高温度梯度的位置与实际故障件的失效位置相同，可认为失效原因是高温和高温度梯度共同导致的；改变孔结构后回流燃烧室壁面最高温度相对于原结构均下降，最多下降了281.34 K，最少下降了60.15 K；当采用同一种孔型时，孔倾角为30°的冷却效果最好，孔倾角为60°的冷却效果最差；当孔倾角相同时，收敛孔的冷却效果最好，因为在孔出口附近的截面上产生了一个与原旋涡对反向的旋涡对，从而改善冷却效果，柱形孔的冷却效果最差。     

民用飞机共模故障分析方法研究

共模故障是一种相依失效事件,该事件的存在增加了复杂系统的联合失效概率,降低了冗余系统的可靠度,给系统设备带来了巨大的安全隐患。论述了共模故障的基本概念,分析了产生共模故障的原因,给出了共模故障定性分析过程,分别提出了基于扩展故障树和马尔柯夫分析的共模故障失效概率计算方法,在安全性分析领域进行了有益的探索。     

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。     

某空心风扇叶尖进气道封焊疲劳失效研究

针对某空心风扇叶片叶尖在高循环疲劳试验中异常失效的现象,应力分布测试和振动仿真分析表明应力集中部位与失效位置不符,断口分析结果表明裂纹萌生于叶尖的通气孔封焊部位,磨除进气道封焊层的叶片试验验证表明失效源于叶尖进气道焊接缺陷。基于失效机理分析及验证,确定失效源于加工环节焊接工艺选择不当且焊接控制不良,因此制定了更换封焊工艺为电子束焊和CT检测环节的改进措施。     

基于故障分辨能力的火箭发动机测量参数选择方法

针对液体火箭发动机测量参数选择这一难题，提出一种基于模型的、提高故障分辨能力和系统可靠性的液体火箭发动机测点选取方法。基于发动机系统非线性静态特性数学模型，建立常见发动机故障下的故障特征库，并采用飞行数据验证其准确性；分别基于凝聚层次聚类算法、蒙特卡洛方法和失效模式影响分析（FMEA）构建了发动机测量特征子集的故障分辨种类数、鲁棒性和系统可靠性3种评价指标，并基于改进的多目标二进制粒子群算法（MOBPSO）开展优化设计。优化后的测点排布，可分辨故障从9种提高到13种，鲁棒性与原排布相当，风险指数略有上升；进一步探究了副系统混合比在故障分辨中的重要作用并分析其机理。本文提出的方法对其他复杂、闭环动力系统测量特征的选择具有较好的应用价值。     

WP—5发动机涡轮叶片裂纹分析

本文通过对ＷＰ－５发动机涡轮叶片裂纹产生原因的分析，找出了避免该类质量故障的有效方法，对叶片加工具有指导价值。