发动机研制中可靠性工作的总体思路和方法研究

结合当前我国发动机型号研制中可靠性工作存在的问题,本文论述了航空发动机研制中可靠性工作应把握的总体思路和方法。通过对航空发动机通用规范中可靠性工作条款内容的分析,提出了发动机可靠性应以确定型号研制规范和研制过程中的故障归零工作为重点的具体建议,着重指出必须加强从事发动机一线设计工程技术人员的可靠性工作理念和掌握基本的理论方法,发动机的可靠性才能从根本上得到保证。     

规范和大纲在发动机可靠性工作中的重要性研究

目前,我国航空发动机在研制和使用过程中表现出来的低可靠性、维修性、保障性水平,促使每个从事航空发动机研制、使用和维修人员必须认真面对和研究发动机可靠性问题.本文旨在学习和介绍国外开展发动机可靠性工作管理成功经验的基础上,对我国现阶段如何开展并搞好发动机可靠性工作提出一些看法.     

可靠性管理在航空发动机研制中的应用和思考

为提高航空发动机的质量水平、规范化管理研制过程、有效控制发动机可靠性和研制成本,需在航空发动机研制和生产单位构建可靠性管理体系,推动可靠性工程工作规范、有序展开。简要介绍了航空发动机可靠性管理的目的和特点,并结合无人机用发动机可靠性工程的实施,系统介绍了航空发动机可靠性管理的具体内容,梳理了该型发动机的可靠性管理流程及可靠性管理机构的组织架构,通过结合工程实践对管理活动中遇到的具体问题进行了分析。可为后续航空发动机型号研制中可靠性管理体系的合理构建和有效运行提供借鉴。     

航空涡轮发动机结构研制基本方法的探讨

航空发动机在使用中出现结构故障,通常是由于发动机研制程序和方法采用不当,试验工作做得不充分、检查质量要求不严所致。本文根据国内发动机研制工作经验,参考国外一些资料报导,经过分析研究,提出发动机结构研制的基本方法及研制中应特别注意的问题,供发动机研制人员参考。     

γ-TiAl合金在航空发动机上的应用

美国ＧＥ航空发动机公司的Ｃ．Ｍ．Ａｕｓｔｉｎ等人以该公司研制的Ｔｉ＿４８Ａｌ＿２Ｃｒ＿２Ｎｂ为例,对该金属间化合物与其他耐热合金的特性进行比较,评述了γ＿ＴｉＡｌ合金在航空发动机上的具体应用实例、铸锭铸造方法、金属组织对铸造材料韧性的影响。目前,这种材料至少在６种航空发动机零件上进行试验,至少有两种航空发动机零件计划用该金属间化合物制造。经济的制造方法同时也在研究之中γ-TiAl合金在航空发动机上的应用     

民用航空发动机研制中的标准化工作

以我所研制的WJ9发动机为例,说明了民用型航空发动机研制中标准化工作的特点及组织管理方法,详细介绍了各研制阶段标准化工作的内容。     

航空发动机研制费估算工作的现状与展望

针对在立项论证阶段对航空发动机项目经费进行快速并有效的估算的问题,基于中国航空发动机的研制现状和型号数据的积累情况,分析了发动机研制经费估算工作的重点与难点以及相应的解决途径,并采用偏最小二乘法建立了航空发动机研制经费估算模型。计算结果表明:该发动机模型精度较高,已经应用于国产某型涡扇发动机的经费测算工作中,并可用于中国未来航空发动机型号的研制经费估算。     

航空发动机研制需求管理探析

根据军用航空发动机研制特点,初步构建了航空发动机需求管理的总体框架和组织模式,并基于Teamcenter提出了需求数据追溯链管理方案,阐述了具体项目需求管理的实施路径。将其应用于真实的航空发动机研制管理中,组建了专项管理小组,明确了工作要求,并细化了其中的需求分析与定义、需求验证策划,通过专家评审对需求管理工作进行逐步改进及完善。上述方法可实现航空发动机需求管理工作由文件化向工具化、由碎片化向集成/综合化的模式转变,奠定了以需求为牵引驱动正向研发的基础,探索出一条实现航空发动机研制需求管理的途径。     

航空发动机双性能盘制造技术与机理的研究进展

具有双重组织的双性能涡轮盘和压气机盘因其优秀的综合性能而成为制造高推重比航空发动机的研究热点.介绍国内外航空发动机用高温合金、钛合金双性能盘的研究进展,对双合金双组织双性能盘和单合金双组织双性能盘进行比较,着重分析两类盘在制造过程存在的主要问题,未来双性能盘的研究重点将落在适合双重热处理的粉末合金和钛合金、双重热处理装置改进、超细晶盘坯和双合金连接弱化方面.     

粉末高温合金研究进展与应用

粉末高温合金由于特有的组织与性能已成为制造先进航空发动机涡轮盘的优选材料.为提升航空发动机的使用性能及可靠性,对粉末高温合金从材料、制造技术到涡轮盘的工程化应用进行全面和深入的研究,在粉末盘相应的关键技术上取得突破性进展,确立粉末盘制备的工艺路线,并制定工艺与检测的技术文件.为缩短研制周期,优化工艺过程.数值模拟技术也在粉末盘制备过程中得到广泛应用,并取得初步验证实验结果.     

低温复杂结构件特种成形工艺

研究了等离子旋转电极制备低温钛合金球形粉末的特性,采用热等静压成形工艺,制备低温钛合金粉末冶金材料,并对比分析了组织与性能.以低碳钢为材质,加工装配专用芯模,开展粉末冶金TA7 ELI钛合金构件净成形技术研究,实现了大尺寸、薄壁、半封闭式火箭发动机低温转子高性能、高可靠性的整体净成形.结果表明:等离子旋转电极制备的低温钛合金球形粉末,具有非常高的球形度和振实密度,粒径分布可依据需求控制在一定范围内,非金属夹杂含量每千克不超过20个;粉末冶金低温钛合金材料性能全面达到同批次锻件性能水平,微观组织呈等轴状;粉末冶金低温钛合金氢泵叶轮已通过了发动机型号低温全程试车考核.     

激光增材制造钛合金构件的化学抛光工艺研究

采用HNO3-HF抛光液对激光选区熔化钛合金制件进行化学抛光,以试样表面粗糙度、减薄及失重变化为指标探究了抛光过程中不同温度和时间对钛合金增材制件抛光效果的影响。通过电化学测量、拉伸试验、残余应力测试等方法对比分析了化学抛光前后钛合金试样的电化学和力学性能。结果表明在温度30℃、反应时间10min下抛光钛合金可以取得较理想的抛光效果,试样表面粗糙度减小、耐腐蚀性能提高。化学抛光后钛合金的强度出现小幅下降,内部原有的残余应力由拉应力转变为压应力。     

DD6 单晶合金涡轮叶片排气窗裂纹分析

针对DD6单晶合金涡轮叶片在试车一定时数后发生的排气窗裂纹故障,通过裂纹特征观察、断口形貌对比、金相组织检查、化学成分分析和微裂纹模拟试验等方法,进行裂纹性质及产生机理的研究。结果表明:叶片排气窗裂纹性质为疲劳裂纹,起源于间隔墙转接部位再结晶晶界处的微裂纹;试车时振动应力的作用使微裂纹扩展;间隔墙部位的再结晶晶粒在试车前已经存在,与过大的铸造残余应力有关,再结晶检验时腐蚀液侵蚀再结晶晶界形成微裂纹;在叶片铸造时,型芯强度对间隔墙再结晶有明显影响,型芯的强度越高,产生再结晶的几率越大。     

DZ125定向凝固高温合金的研究

研究了可用作先进航空发动机定向薄壁空心叶片的DZ125合金,该合金具有高的综合性能,其力学性能水平高于国内外广泛应用的同类商用典型定向合金,同时具有良好的定向铸造工艺性能和高的薄壁力学性能.合金已用于铸造某航空发动机的具有复杂内腔的薄壁定向叶片,并已通过台架试车,投入小批量生产.     

弹用涡喷发动机密封元件摩擦性能试验研究

从添加剂和表面改性两个方面，对某涡喷发动机密封部件摩擦副的摩擦性能进行了试验研究。结果表明FROMULA 4－10和PC－7000两种添加剂，以及磷化和刷镀铟铜合金两种密封环表面改性方法，能够改善密封元件的摩擦性能。     

定向凝固高温合金涡轮冷却叶片的热应力分析

1 引言 现代航空发动机的燃气温度愈来愈高,涡轮叶片采用复杂的冷却结构和耐高温的各向异性材料。在发动机工作状态循环变化中,将引起热疲劳损伤。所以,必须对涡轮叶片中周期性变化的热应力进行分析。由于其结构形状复杂,采用有限元素法进行分析是一种有效的方法。如对整个叶片进行瞬态温度场和各个瞬间的应力场进行分析,将需要很大的内     

晶体取向对第四代单晶高温合金DD15高周疲劳性能的影响

在定向炉中分别采用籽晶法制备了[001]、[011]和[111]3种不同取向的第四代单晶高温合金DD15,在800℃研究了不同取向的高周疲劳性能,分析了合金不同取向的显微组织、疲劳断口形貌和疲劳断裂组织。结果表明:在凝固方向横截面上不同取向合金的铸态枝晶和热处理γ′相组织明显不同。合金800℃的高周疲劳性能存在各向异性,疲劳极限按[111]、[001]、[011]取向的顺序降低。不同取向合金的高周疲劳都是沿平面断裂,断裂平面与试样中心应力轴线的角度不同,角度按[011]、[001]、[111]取向的顺序逐渐减小。不同取向高周疲劳断口特征基本相同,可见疲劳源区、疲劳扩展区和瞬断区。疲劳裂纹起源于试样表面或亚表面并沿{111}平面扩展。扩展区上可见河流状花样和疲劳条带。瞬断区可见撕裂棱和解理台阶特征,其断裂机制都为类解理断裂。由于试验温度较低,不同取向疲劳断裂后的γ′相仍保持立方形状。     

定向凝固涡轮叶片合金DZ-22的研究

 定向凝固高温合金DZ-22具有较高的中、高温性能,与定向合金PWA1422相当,可用作航空发动机的涡轮叶片材料。它是以PWA1422合金的成分为基础,通过试验对其中铪、碳的含量作了调整。在定向凝固过程中铸型移动速度对零件柱晶的结晶取向有较大的影响。提高固溶处理温度,可明显提高合金的高温持久寿命,但延伸率稍有降低。在固溶处理前进行一次1150℃的预处理,可提高合金的初熔温度。     

生物航煤的管理、验证标准及验证流程

为了创建自主认定航空替代燃料的审定办法,介绍了国外适航局对替代燃料的管理流程及标准ASTM D4054和ASTM D7566,以及中国适航局依据符合性验证方法制定的《含合成烃民用航空喷气燃料》（CTSO-2C701）标准。详细介绍了标准中规定的生物航煤生产工艺、最低性能标准以及获得批准书需要通过的理化性能和特定性能试验,包括发动机台架和试飞验证。标准中提出了采用技术标准规定批准书（CTSOA）的形式对生物航煤进行申请和批准。在比较国内外生物航煤管理、标准及验证流程技术基础上,总结了中国生物航煤性能验证技术、发动机台架和试飞要求,以及依据此验证技术进行了中国石化1号航煤的认证,为形成一套有别于其他国家的特定的审定办法提供了技术支持。      

抽拉速率对DD6单晶高温合金650℃低周疲劳性能的影响

采用2mm/min,4.5mm/min和7mm/min的抽拉速率制备了DD6单晶高温合金试棒。研究了抽拉速率对合金650℃低周疲劳性能的影响。利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了疲劳试样的断口形貌和微观组织。研究结果表明:随抽拉速率的增大,γ’相尺寸减小,一次枝晶间距差异不大,二次枝晶呈发达的趋势。抽拉速率4.5mm/min的合金650℃低周疲劳寿命最长。DD6合金表现为基本稳定的循环应力响应行为。疲劳裂纹主要萌生于试样亚表面,随应变量降低,裂纹扩展第一阶段断裂特征由类解理断裂面向锯齿状断面转变。疲劳裂纹沿一个或者多个{111}滑移面扩展。