【正文】 查出渦輪葉片部位的危及飛行安全的故障隱患，保證發(fā)動機正?？煽窟\轉。對于渦輪葉片的不同部位?？滋綑z查的目的也不相同。如導向葉片，主要檢查葉根焊接部位是否有裂紋以及葉身的燒蝕情況；而對于工作葉片葉頂部位．主要檢查硫化程度和磨損狀況；葉身部位，檢查熱障涂層 的剝落情況和基體的燒蝕、腐蝕情況；葉根部位，由于承受著相當太的離心力和高頻振動，會因熱蠕變、疲勞和材料工藝缺陷產生裂紋，因此要重點檢查。 (2) 修理車間檢測前的清洗預處理 渦輪葉片表面附有燃料燃燒后的沉積物、涂層和基體經過高溫氧化腐蝕后所產生的熱蝕層，統(tǒng)稱為積炭。由于積炭增加了葉片的厚度，該百年了葉片間原有的燃氣通道，導致渦輪效率下降，并且熱蝕層會降低葉片的機械強度的同時也會掩蓋葉片表面的損傷而不便于檢測。因此，葉片在進行檢測和修理前，要進行除積炭清洗。 (3) 葉片完整性檢測 以前，通常用角規(guī)、卡尺等“ 硬”測量儀檢測航空發(fā)動機渦輪葉片的葉身尺寸，雖然技術簡單易行，但存在易受檢測者人為因素的影響，檢測精度低、檢測效率低等缺點。后來，在坐標測量機的基礎上，編制微機控制自動檢測所用的西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 25 應用軟件，發(fā)展研制了檢測渦輪葉片的葉身幾 何形狀的坐標測量系統(tǒng)，自動檢測葉身的幾何形狀，并于標準葉型進行比較自動給出偏差檢測結果，來判斷葉片的可用度和所需采用的修理手段。 (4)無損檢測 無損檢測技術是在不改變、不損害材料和工件的狀態(tài)及性能下，主要采用物理方法提取有關材料和工件的結構與性能的連續(xù)性、均勻性信息，對材料、工件做出評定。 在渦輪葉片的實際檢測中，目視檢測是最簡單也是最常用的方法，它可發(fā)現(xiàn)表葉片表面較明顯和尺寸較大的損傷，但具有很大的認為不確定因素，檢測誤差較大，孔探檢測能夠在不拆開發(fā)動機的情況先對高壓渦輪葉片和低壓渦 輪前幾級葉片進行檢測光學顯微檢查可以發(fā)現(xiàn)葉片表面較細微的裂紋；磁粉、渦流、滲透等無損檢測技術手段已廣泛應用到渦輪葉片的檢測中。 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 26 3 高壓渦輪輪盤失效分析 高壓渦輪盤作為發(fā)動機的主要部件，盤體本身的結構極其復雜，并且在工作環(huán)境中承受著極大的熱應力和離心應力的作用，因此在局部可能會出現(xiàn)較大的應力，應變作用，就會導致渦輪盤失效。 渦輪盤常見失效形式的探究 由于輪盤在工作中受到很強的離心力、振動載荷熱負荷等載荷的作用，輪盤在使用過程中隨著時間的流逝就會出現(xiàn)故障，尤其是榫槽底 和榫齒最容易出現(xiàn)裂紋或斷裂。 渦輪盤榫齒裂紋 榫齒是輪盤的關鍵部位，是最容易出現(xiàn)斷裂失效的部位。輪盤榫齒斷裂的直接后果是安裝在其內的葉片高速飛出，進而打壞發(fā)動機，破壞轉子平衡，引起盤件破裂從而導致嚴重飛行事故。 由于渦輪葉片是樅樹形榫頭，所以容易出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，在長期的疲勞載荷的作用下，往往使榫齒出現(xiàn)裂紋而斷裂。渦輪盤榫齒斷裂一般僅發(fā)生在第一榫齒單側，有的在同一榫槽內一側的多個榫齒先后出現(xiàn)斷裂。圖 31 所示為同一榫槽內一側榫齒斷裂外觀。 圖 31 渦輪盤榫齒斷裂外觀 引起渦輪盤榫齒裂紋有以下幾個方面。 ①渦輪盤長期處于高溫燃氣環(huán)境 , 在受到外界環(huán)境的腐蝕作用下，渦輪盤材西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 27 料易晶間腐蝕 ,是榫齒疲勞裂紋的重要誘因。 ②渦輪盤榫齒在工作中，由于某個榫齒與渦輪葉片榫頭作用，長期受到應力集中的影響，使渦輪盤榫齒長期受到疲勞應力的作用，而誘發(fā)疲勞裂紋 ③渦輪盤榫齒和渦輪葉片榫頭長期處以高溫環(huán)境下，如果某個榫齒的材料線膨脹不協(xié)調、設計結構不足而引起渦輪葉片共振從而導致渦輪 盤榫齒裂紋。 渦輪盤榫槽槽底裂紋 渦輪盤榫槽槽底是渦輪盤最為薄弱的部位之一，槽底裂紋時一種常見的多發(fā)性故障，外觀形態(tài)如圖 32 所示，其走向及分布形態(tài)如圖 33 所示四種。 圖 32 渦輪盤榫槽槽底裂紋外觀形態(tài)圖 圖 33 渦輪盤榫槽槽底裂紋走向及分布形態(tài)圖 （①輪盤前端槽底轉角處裂紋，起始于加工拉刀接口處 ,沿徑向擴展。②輪盤后端面槽底轉角處裂紋，也起始于加工，沿徑向擴展。③槽底中間處裂紋，起始于槽底放鎖片處 ,沿徑向與軸向兩個方向擴展。④貫穿槽底后端面的裂紋， 是前三種裂紋沿軸向擴展的結果。） 引起渦輪盤榫槽槽底裂紋主要是由于輪盤槽底部位是應力循環(huán)變化幅值最大的部位 ,也是殘余拉伸應力最大的部位 ,該部位又處于高溫與腐蝕介質作用下 ,故槽底容易萌生裂紋。因為槽底應力循環(huán)變化中 ,主要是壓縮應力 , 拉伸應力的比例少 ,故裂紋萌生后擴展慢，所以有相當?shù)氖Ｓ鄩勖谑褂眠^程中要注意檢測和控制。 除了以上兩種主要的失效形式之外，渦輪盤還會出現(xiàn)比如由于渦輪盤材料內部的缺陷（例如松空或者夾雜等）而導致輪盤中心出現(xiàn)裂紋，又比如由于渦輪盤在高溫下工作，容易引起蠕變（甚至局部頸縮） ，使得輪盤外景增大，最后導致西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 28 輪盤破裂等。這些是小的發(fā)生都會招致嚴重的后果。所以在進行輪盤的設計時，就必須得注意到：①輪盤尺寸的變化；②防止輪盤的破裂；③包括共振，顫振的高周疲勞；④低周疲勞等。 渦輪盤失效預防措施 為了防止渦輪盤失效，確保渦輪的安全工作，下面從設計、選材、制造等幾個方面論述預防渦輪盤失效的技術措施。 設計選材方面 為了減小局部應力集中，應盡量減少輪盤上的孔和溝槽數(shù)目，特別是注意避免在高應力區(qū)出現(xiàn)小孔。在輪盤設計中，注意改善關鍵部位裂紋的可檢測性。嚴格控 制輪盤熱加工工藝，以保證輪盤和組織結構的均勻性、一致性和穩(wěn)定性。 同時，輪盤設計時應使應力水平恰當，盡量避免局部應力集中，控制輪盤振動應力，防止出現(xiàn)非正常振動，不在共振轉速下停留時間過長。 材料是保證輪盤功能和使用可靠性的前提與物質基礎。輪盤疲勞強度是由材料的成分及其內部組織狀態(tài)所決定的，不同的材料具有不同的固有疲勞強度。例如采用 GH4133B 合金 ，該型合金的主要成分如下： 圖 34 GH4133B 合金主要成分 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 29 從成分中很容易看出， GH4133B 合金也屬于鎳 基合金，此種合金具有很強的抗拉強度，屈服強度，沖擊韌度等。使用這個新型材料主要有下面幾個優(yōu)勢： ①主要力學性能要滿足輪盤靜強度設計的要求； ②形成的缺口敏感性要小，斷裂韌性要高； ③純度高、缺陷小、晶粒均勻、晶粒度適當，確保渦輪葉片的固有疲勞強度； ④有良好的抗腐蝕性能，足夠高的應力腐蝕斷裂韌度值。 使用維護方面 合理的維護和使用 對提高渦輪盤的疲勞強度也有重要意義。 (1) 使用過程中 在使用過程中，要防止在低溫環(huán)境中多次快速起動 發(fā)動機，這樣導致渦輪盤溫度差加大，出現(xiàn)很強的熱應力導致輪盤失效。盡量避免出現(xiàn)高頻的載荷波動，防止造成低周疲勞破壞。 (2) 維護方面 在外場維護的過程中，要嚴格按照飛機維護手冊和飛行條例操作。加強渦輪的檢測和維護，由于槽底長期受到離心應力、熱應力等應力的影響，容易出現(xiàn)裂紋，所以要定期對渦輪盤榫槽，榫槽槽底進行孔探檢測；盡量減小輪盤振動和避免出現(xiàn)輪盤共振，從而發(fā)生疲勞斷裂；監(jiān)測輪盤榫齒部位，由于榫齒在工作中長期受到應力集中地影響，最容易出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 30 參考文獻 【 1】 付娜 .某 發(fā)動機渦輪盤和葉片的強度分析和壽命計算 [D].西北工業(yè)大學 .2022 【 2】 王如根 .航空發(fā)動機新技術 [M].北京 :航空工業(yè)出版社 .2022 【 3】 張棟 .失效分析 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 .2022 【 4】 吳文東 .冷卻渦輪氣體動力學 [M].北京 :航空工業(yè)出版社 .1997 【 5】 陶春虎 .航空發(fā)動機轉動部件的失效分析與防御 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 .2022 【 6】孔瑞蓮 .航空發(fā)動機可靠性工程 [M].北京 :航空工業(yè)出版社 .1996 【 7】 ] 王自力 .航空可靠性系統(tǒng)工程 [M].北京 :國防工 業(yè)出版社 .2022 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 31 結束語 航空發(fā)動機是一種具有嚴酷氣動載荷，機械載荷作用，且要求耐久性工作特征的熱動力機械，是由許多零部件和附件組成的復雜系統(tǒng)，其可靠性和壽命直接影響著飛行安全，而航空發(fā)動機的壽命，很大程度上取決于主要零部件的壽命。本文對某型發(fā)動機高壓渦輪的失效形式展開了研究，目的在于提高發(fā)動機的可靠性和為延長工作壽命提供參考價值。 在本文的研究過程中，由于限于研究問題的復雜性，測量數(shù)據的局限性和作者的水平，本文對某型高壓渦輪部件失效的研究還存在許多的不足之處，有以下幾個問 題有待于進一步提高： (1）本文在對某型高壓渦輪葉片所受進行熱載荷分析時，只分析了穩(wěn)態(tài)溫度場對轉子葉片的影響，而在發(fā)動機的實際工作過程中，瞬態(tài)溫度場所引起的熱載荷要比穩(wěn)態(tài)溫度場大得多，因此對于發(fā)動機實際飛行過程中的高壓渦輪葉片的熱載荷分析今后有待進一步提高； (2）受到資料的限制，在分析某型高壓渦輪部件失效原因時，只考慮到了主要方面的原因，忽略了其他的一些次要原因。 西安航空職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 32 謝辭 在本論文的寫作過程中， ==老師和 ==給予了我大力的幫助和指導，在此深表感謝！同時也感謝其他幫助 和指導過我的老師和同學們。在論文開始的初期，=老師和 =老師幫我選定了論文的方向，直到最后論文的撰寫完成，都對我進行了耐心地指導。給我提供了大量的數(shù)據資料和建議，告訴我應該注意的細節(jié)問題，細心的給我指出錯誤。 =老師和 =老師的專業(yè)研究和對該課題的深刻見解，嚴肅認真的治學和學習風格，使得我受益匪淺。在此，謹向指導老師 ==和 ==致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 西安航空職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 設 計（論文）審 查 意 見 書 指導教師對學生 所完成的題目為 的畢業(yè)設計（論文）進行情況、完成質量的審查意見： 成績：