航空发动机副油路进油导管裂纹故障原因分析

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1、航空发动机副油路进油导管裂纹故障原因分析FailureAnalysisonOilInletDuctCrackofAero‘__——EngineDeputyOilWay■张凌／成都航利(集团)实业有限公司摘要：航空发动机副油路进油导管在使用过程中发生裂纹故障．从故障导管的断113分析、安装结构、受力分析等方面分析裂纹故障产生的原因，并针对故障原因提出预防和改进控制措施。关键词：副油路：进油导管：裂纹；分析Keywords：deputyoilway；oilinletduct；crack；analysis

2、1故障描述某架飞机结束飞行训练后，发现地面有油迹，进一步检查发现飞机发动机副油路电磁活门进油导管出现裂纹，裂纹部位位于主体(焊缝上方2mm)内弯处，约1／2周长。2故障检查与分析2．1故障件检查1)导管断口检查将故障件导管沿裂纹掰断后对断口进行了检查、分析，该故障导管形貌如图l所示。检查结果显示副油路电磁活门进油导管的裂纹属于疲劳性质，疲劳起源于导管外壁表面，初步分析导管裂～嫩翟图1故障进油导管形貌R，I雕空维值与工蠢目疆目囫目V—AVIATIONMAINTENANCE最ENGINEERING纹与异

3、常振动或装配应力较大有关。2)修理记录检查此台发动机于2014年3月27日完成首次大修，2014年5月28日交付用户，预期无故障工作时间为300d、时；总工作时长3l7小时47分，修理合格后交付用户使用时间为18lb时39分。其中，副油路电磁活门进油导管于2013年12月15日开始修理，2014年3月5日修理结束。在大修过程中，副油路电磁活门进油导管通过工厂试车故障检查、着色检查、液压试验检查、检验试车故障检查均未发现异常，总装配、发动机试车中的振动值K压、K涡也未出现异常。根据发动机该处导管装配结

4、构(导管装配结构位置如图2所示，导管相邻机件位置如图3所示)和断口形貌进行分析，造成副油路电磁活门进油导管短时间发生裂纹漏油故障可能有以下几方面原因。1)副油路电磁活门进油导管装配时在裂纹处存在装配裂}J．7应力l2)副油路RDF一9电磁活门在工作状态存在较大振动，主要是由于副油路RDF一9电磁活门出口连接的层板组件及其后汽化器燃油进油管导管都是细长导管，且是以悬梁固定方式装配在发动机上。汽化器燃油进油管导管在试车时均具有振动大的特征，振动应力也可能传递至故障导管的裂纹处；3)副油路电磁活门进油导管

5、连接的前导管和防喘装置在工作状态下存在较大振动；4)副油路油压在工作过程中存在图2导管装配结构位置压力脉动现象。2．2理化分析1)宏观检查副油路电磁活门进油导管断口宏观形貌如图4所示，断口宏观可见疲劳弧线，放射棱线较粗大。2)微观检查在扫描电子电镜下观察副油路电磁活门进油导管断El，疲劳源区观察形貌如图5～7所示，源区起源于导管外表面，具有线源特征，源区未见明显冶金缺陷和机械损伤；放大观察疲劳扩展区，可见清晰、细密的疲劳条带(见图8)，人为打开区域为韧窝形貌(见图9)。3)理化分析结论a．发动机副油

6、路电磁活门进油导管裂纹属于高周疲劳裂纹，疲劳起源于导管外表面，源区未见明显的冶金缺陷和机械损伤；b．副油路电磁活门进油导管裂纹与图3导管相邻机件位置r图4断口宏观形貌异常振动或较大装配应力有关。综上所述，导管的裂纹属于疲劳性质，疲劳起源于导管外壁表面，导管裂纹与振动和较大的装配应力有关。2．3动态应力测试分析为了进一步分析导管裂纹产生的原因，分别对同类型两台发动机的副油路电磁活门进油管进行试车时的动态应力测试。1)测试情况对两台发动机的副油路电磁活门进油导管在试车时进行了动态应力测试，选取发动机Mc

7、、0．8E、E、ZD、QJ五个状态进行测试，测试数据如表l所示。2)测试结果分析应力最大值出现在慢车状态，符合发动机振动特性。根据测试人员所掌握的国产新型装备涡扇型发动机导管动态应力测试数据经验判断，副油路电磁活门进油管动态应力较大(慢车状态应力值是国产新型装备涡扇型发动机所测导管应力最大值的2—3倍)。图5裂纹源区善?。÷麓i，嫱￡’．一÷』图6源区放大2．4分析结论1)导管裂纹性质宏观及微观分析表明，漏油管裂纹属疲劳裂纹，扩展区条带细密，具有高周疲劳特征；疲劳源区属于线源，有多条放射棱线，具有大

8、应力起始特征。因此，该漏油管的裂纹性质为起始应力较大的高周疲劳裂纹。2)导管裂纹原因断口分析显示，疲劳裂纹起始位置位于管壁外表面。裂纹张开较大说明存在较大的装配应力，这对裂纹萌生的影响较大。导管承受的振动应力方向与导L竺：苎竺!坐!L羔!：竺竺：翌!图7源区进一步放大⋯⋯州5Ownjr_^·sE．帅-2肿Kx图8疲劳条带图9人为打开区域韧窝形貌表1发动机测试数据管平面垂直，而裂纹扩展方向也与振动应力方向基本平行，这说明导管的振动对裂纹的萌生和扩展有一定作用。导管在使用