航空发动机高压压气机三级转子叶片掉角分析.pdf

《航空发动机高压压气机三级转子叶片掉角分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2901卷4年第4月2期失效分析与预防April，2014Vo1．9，No．2航空发动机高压压气机三级转子叶片掉角分析范顺昌，唐晓辉，张银东，杨树林(1．驻沈阳黎明发动机制造公司军事代表室，沈阳110043；2．沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司，沈阳110043)[摘要]航空发动机在工厂试车后，检查发现高压压气机第三级转子叶片出现掉角故障。对故障件进行组织分析和断口观察，确认叶片掉角的性质，对可能导致故障产生的因素进行分析。结果表明：断口呈现多源疲劳特征，裂纹起源于叶背处，源区未见明显的冶金和加工缺陷；但存在明显的碰磨，断口因受到研磨而变得光滑，能谱分析未见外来元素。分析认为，叶片与机

2、匣之间的不均匀非正常碰磨使振动加剧，引起共振，致使疲劳在叶背处产生并扩展，促进疲劳裂纹的产生和扩展，最终导致掉角。[关键词]压气机叶片；掉角；疲劳；航空发动机[中图分类号]V232．4[文献标志码]Adoi：10．3969／j．issn．1673-6214．2014．02．Ol1[文章编号]167345214(2014)02-0110-05FailureAnalysisofThird--stageRotorBladeofHigh--pressureCompressorinAero-engineFANShun-chang，TANGXiao-hui，ZHANGYin—dong，YANGShu—li

3、n(1．PLACommissaryOficeinL4EG，Shenyang110043，China；2．ShenyangLimingAero—engine(Group)CorporationLimited，Shenyang110043，China)Abstract：Athird—stagerotorbladeofthehigh—pressurecompressorinanaero—enginewasfoundtohavelostanangleaftertesting．Thefailuremodeandfactorswereanalyzedbyfracturesurfaceanalysis，mi

4、crostructureexamination，andmechanicalpropertiestesting．Theresultsshowthatthefracturesurfacepresentedthecharacteristicofmulti—sourcefatigue．Thecrackinitiatedfromthebacksideoftheblade．Nometallurgicalandmachiningdefectswerefoundatthefracturesourcezones．However，obviouscollisionandfrictiontracecanbeseeno

5、nthefracturesurface．Thefracturebecamesmoothbecauseofthecollisionandfriction．NoothernewelementsotherthanthematrixelementsinTA11alloyweredetectedbyEDS．Itisassumedthatlongtimeasymmetricalcollisionandfrictionbetweenthebladeandcasingincreasedthevibrationandinducedthesympatheticvibration，whichledtotheinit

6、iationandpromulgationofthefatiguecrack．Finally，anglelosshappened．Keywords：compressorblade；loss—angle；fatigue；aero—engine叶片疲劳抗力，往往导致叶片早期疲劳失效。0引言压气机转子叶片是航空发动机结构件的关键转动部件，工作过程中承受复杂的应力状态、高速气流叶片类零件失效是航空发动机较常见的故的直接冲刷及尘土、砂石等外来物的损伤，出现故障，国内~f'tb常重视对其失效模式和机理以及预障的概率较高。。防措施的研究。疲劳断裂是转子叶片失效最常见高压压气机三级转子叶片采用TA11合金锻的

7、形式，引起疲劳的原因有多种。振动故障造而成，主要加工工序有模锻、机械加工、表面喷占发动机总故障的15％以上，而叶片振动故障又丸和振动光饰。航空发动机在工厂试车后，发现占振动故障的70％以上。此外，叶片在加工、有1片三级转子叶片叶尖前缘掉角，裂纹起源于使用和修理过程中，如果出现腐蚀、打伤、表面沟叶背。进一步检查发现，掉角叶片叶尖在进气侧痕、尖锐棱角等缺陷，会引起应力集中，显著降低有明显的摩擦痕迹和氧