-航空发动机可靠性研究

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1、航空发动机可靠性研究摘要：可靠性是航空发动机正常工作的重要指标。本文介绍了航空发动机可靠性在国内外的发展概况，可靠性评价指标，简要介绍了影响发动机可靠性的因素，提高可靠性的主要措施。关键词：可靠性；结构强度；评价指标1.引言可靠性是指产站在规定的条件下和规定的吋间内完成规定功能的能力⑴。研究装备的可靠性是为了提高装备的完好性和任务的完成性，保障装备和人员的安全，减少寿命内的费用。航空发动机是在高温高圧的环境中以高速旋转的形式进行高负荷工作的动力机械，是一种集热力气动、燃烧、传热、结构强度、控制测试技术及材料、工艺等多学科于一身，温度、压力、应力、间隙和腐蚀等工作条件非

2、常苛刻，口对质量、可靠性、寿命等要求乂极高的复朵系统。航空发动机工作时在高温高压的环境中以高转速运转，所叉的载荷复杂多变，且由于现代人推重比航空发动机的设计性能要求，使得其结构日趋单薄。因此航空发动机出现的故障模式多，故障出现的儿率高，故障的危害大，使用寿命短。因此，航空发动机可靠性是设计时必须考虑的重要因素，同时也是航空发动机性能能否得到发挥的重要衡蜃指标。E机的可靠性可以如下定义：可靠性是飞机按设计状态少使用、维护、修理、贮存和运输条件，在描述完成飞行任务能力所有的参数规定值范围内，在某一时间里保持的一种特性。⑵2.航空发动机可靠性研究的现状⑴2.1国外航空发动机

3、可靠性发展概况航空发动机研制的难度大、周期长、费用高、风险多。西方发达国家只有四大公司-美国的普•惠公司、通用动力公司、英国的罗•罗公司和法国的斯奈克玛公司，才具有独立研制的实力。他们在研制航空发动机的过程中対可靠性问题有着深刻的认识和教训。20世纪60年代末,美国普•惠公司为F-15战斗机发展了新一代推重比为8的高性能涡扇发动机F100。在同年代屮，F100的性能是出类拔苹的，特別是其跨/超声速性能冇显著的提高。但它的可靠性却未能与具高性能相匹配。1；15装备部队后，在使川过程中发动机眾露出很多可靠性问题。F100发动机在最初使用的5年时间里先后发生了500余次旋转

4、失速，47次涡轮工作叶片和导向叶片损坏，60次主燃油泵故障，10次加力泵轴承故障，8次4号轴承故障以及120多起其它各类故障。这些故障使F15战机人批停飞，严重影响了飞机的安全性和战斗力°F100发动机从开始研制到正式投产，军方投资4.57亿美元，时间为5年。但为了解决其对靠性和耐久性问题，却花费了6.6美元和11年的时间进行徘故和改进。同时期，TF30发动机和TF34发动机以及英国罗•罗公司研制的RB211发动机也存在类似的可靠性问题。F100出现可靠性不高的原因是多方面的，但是最主要的原因是在研制中片而过于追求高性能，而忽视了可靠性问题，发动机的设计没有取得性能、

5、可靠性、维修性等方面的平衡。片面追求高性能而忽视可靠性，也造成了许多结构故障。据美国空军材料实验室统计，在1963年-1978年15年间，美国空军战斗机发生了3824起飞行事故，其屮发动机故障引起1664起,占43.5%,而其中由结构强度和疲劳寿命方面问题导致的事故占90%以上。美国军方和宁航部门在总结单纯追求高性能，忽视可靠性和耐久性所造成的惨痛教训基础上，专门制定了发动机结构完整性大纲(ENS1P),ENS1P是一项针对发动机设计分析、研制、纶产及寿命管理的有效捲施，其冃的在于通过显著减少发动机在使用过程期间发生的结构耐久性问题，确保发动机结构安全，延长使用期限，

6、降低寿命成本。结构完整性的内容有：结构耐久性准则,耐久性设计要求，维修性准则，材料与处理特性计划等。美国F404发动机的研制遵循了结构完整性要求，釆取了作战适用性、nj-靠性、维修性、费用、性能和重量的优先顺序，取得了良好的效果。先进的发动机依赖于经过充分验证的新技术。为了充分验证新技术，美国军方相继投资了一系列预先技术验证计划，如综合高性能涡轮发动机技术计划(TIITET),先进涡轮发动机燃气发牛器计划(ATEGG),先进技术发动机计划(ATE)等。通过这些计划的实施,国外如EJ200、M88、F119等先进的发动机，采用了很多新技术，如小展弦比叶片、整体叶盘、浮动

7、壁燃烧室、金属刷的接触式封严技术，全权限数字电子控制等。通过这些技术的应用，使新研制的发动机性能、可靠性、耐久性水平大幅度提高。表1几种典型军用航空友动机可靠性参数及指标Table1Severallypicalreliabilityparameterandtargetofaero-engineservedinarmy发动机型号hhRsv%LDMF*h/?UERF100・PW-100944.91.2F100-PW・2001470.30.0081F100・PW・2202.2(2.7)0.39(0.55)F404175<20.11-2FHO175<20.0