某型直升机尾桨桨距操纵杆断裂故障分析

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2、II————II——一——----——_．葛某型直升机尾桨桨距操纵杆断裂故障分析张海(总参陆航部驻株洲地区军事代表室，长沙410200)摘要：直升机尾桨桨距操纵杆用于改变尾桨桨叶的倾斜角度，从而改变直升机的飞行方向，针对其在高周疲劳试验时提前断裂，对试验的过程与结果进行了宏观与微观分析，根据断裂面的疲劳特征，给出了相应的故障分析结论是与空刀槽圆角位置点存在较大的应力集中和空刀槽的加工刀痕有关，并制订了相应的改进措施。关键词：桨距

3、操纵杆；疲劳；断裂；故障分析FaultAnalysisofanOperatingLever’SRuptureinHelicopterZhangHai(TheRoomofaMilitaryRepresentsinZhuzhouFromHeadquarterofArmyAirCorps，Changsha410200)Abstract：TheoperatingleverinhelicoptercanchangetheinclinationangleofthetailpropeUerblade，thenchangetheflyingdirectionofhelicopter．

4、Accordingtotheadvancedruptureinhighcyclefatiguetest,theprocessandresultswereanalyzedfromthemacroscopicandmicrocosmicaspects．Thefatiguecharacteristicsshowthatthefaultsalerelatedtothestressconcentrationinfilletlocationpointandthemachiningmarksoftheclearancegroove．Inaddition，improvementmea

5、suresweregivenout．Keywords：operatinglever：fatigue；rupturefaultanalysis1引言直升机的尾桨桨距操纵杆用于改变尾桨桨叶的倾斜角度，从而改变直升机的飞行方向，是直升机的关键零件，并且是疲劳件，设计要求至少达到XX万次的循环。在进行高周疲劳试验时，两件操纵杆都提前断裂。该试验根据《尾桨桨距操纵杆高周疲劳试验大纲》进行，试验载荷分为轴向载荷和弯矩，试验频率O．6Hz。桨距操纵杆材料为15—5PH(美国材料牌号)，制造工艺基本流程为：来料(固溶处理状态)_机械加工_钝化处理_时效处理_成品尺寸检验。本文主要针对

6、尾桨桨距操纵杆的损伤特征进行了宏观、微观观察，对桨距操纵杆的显微组织和硬度进行了检查，并在试验结果的基础上，确定了桨距操纵杆断裂的性质，并对断裂的原因进行了分析，制定了相应的改进措施。2试验过程与结果2．1宏观观察失效的尾桨桨距操纵杆断裂发生在桨距操纵杆外径尺寸过渡的空刀槽位置，见图l。桨距操纵杆表面存在数条宽窄不一的周向磨痕，其中最宽的磨痕约为5mm，最窄的为lmm左右，而且周向不同位置的磨痕深浅程度不一致。由磨痕的位置可以判断，此类磨痕为桨距操纵杆与后滑套接触所致。作者简介：张海(1978-)，工程师，航空机械专业；研究方向：航空发动机直升机减速器的研制与生产。收

7、稿日期：201晰13图1断裂桨距操纵杆外观形貌羽造技术研究2010年8月第4期桨距操纵杆断口宏观形貌见图2，断面呈灰色，断口周围未见明显的塑性变形痕迹。按照宏观特征的不同，可将断面分为三个区域：I区与桨距操纵杆轴线垂直，该区平坦、细密，约占断口总面积50％；II区相对粗糙，与轴线基本垂直，约占断口总面积15％；HI区位置相对较高，呈曲面状，与轴线近似呈450角，约占断口总面积35％。图2断口宏观形貌2．2断口微观观察将断口用丙酮清洗后进行扫描电镜观察。2．2．1I区I区呈明显的疲劳断裂特征，裂纹起始于桨距操纵杆外表面空刀槽的圆角位置，．呈小线源特征。源区低、高倍形貌分

8、别见图3和图4，未见明显的夹杂等冶金缺陷。对源区进行能谱成分分析，未发现腐蚀性元素。近源区可见沿晶断裂特征，扩展中期和后期的疲劳条带形貌分别见图5和图6，其条带间距分别为O．249m和0．50jan左右。对空刀槽的加工痕迹进行观察，可见疲劳源区的加工刀痕较深，见图7。源区附近的加工刀痕相对较浅，见图8。图3I区疲劳源区低倍形貌图4I区疲劳源区高倍形貌图5I区扩展中期的疲劳条带图6I区扩展后期的疲劳条带图7I区疲劳源区的加工刀痕图8I区疲劳源区附近加工刀痕2．2．2II区Ⅱ区低倍形貌也呈明显的疲劳断裂特征，疲劳区面积很小，深度仅为0．17ram左右。裂