APU高压涡轮导向叶片的FMECA分析.pdf

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1、工程ENGINEERINGAPU高压涡轮导向叶片的FMECA分析FailureModeEffectandCriticalityAnalysisforAPUHighPressureTurbineNozzleBlade■谢长城谢旭东周群/成都航利（集团）实业有限公司摘　要：通过对某型辅助动力装置（APU）的高压涡轮导向叶片进行故障模式、影响及危害性分析（FMECA），得出该型高压涡轮导向叶片的主要失效模式、故障率和危害度，其分析结果可作为深度修理设计的技术输入以及进行安全性验证的依据。关键词：APU；涡轮导向叶片；FMECA；严酷度；危害度Keywords：APU；turbinen

2、ozzleblade；FMECA；severity；criticality0引言APU涡轮导向叶片的FMECA结果整流后，按所需要的分配方式流向涡轮故障模式、影响及危害性分析可指导修理设计：对于故障率较低且失转子叶片，推动其做功。（FailureModeEffectandCriticality效影响性较小的轻微故障，仅做常规处按照GJB1391的要求，对APU涡轮Analysis,FMECA）是对航空发动机零理；对于故障率低但危害飞行安全的故导向叶片进行FMECA分析。部件进行深度修理安全性分析的重要手障不做处理，直接报废；而对故障率高1.1约定层级段。它通过分析零件所有可能的

3、故障模但是影响APU性能最多的故障，可开发按照APU的结构和功能，将本次式，确定每一个故障对任务成功、系深度修理方案，降低报废率。此外，可FMECA中的分析对象划分为三个层统性能、系统安全的潜在影响，并按通过FMECA识别出叶片的设计缺陷或次，高压涡轮导向器叶片位于第三层，其影响的严重程度及其发生的概率加薄弱部位，找出叶片失效的根本原因，FMECA层次结构如图1所示。以分类，鉴别零件设计和使用中的薄便于设计深度修理的验证方案，进一步1.2严酷度等级定义弱环节，以便采取适当的修复措施，保证修复叶片的可靠性和安全性。根据GJB/Z1391-2006的规定，对消除或者减轻这些影响。F

4、MECA由两部分组成：一是故障模式及影响分析1APU高压涡轮导向叶片初始约定层APU本体（FMEA），二是危害度分析（CA）。的FMEA分析FMEA是一种定性的分析，通过对系统APU实质为一台小型燃载离燃高低荷心压压烧压压部件所有可能的故障模式及原因进行气轮机，核心组件包括离心式气气室涡涡轮轮机机分析，确定系统潜在的故障及故障组压气机、环形回流燃烧室、两合对系统安全性的影响；CA分析是对级导向叶片和两级涡轮转子。相导关向转涡涡FMEA进行的补充和扩展，只有先进行该型APU的一级导向器材料为约定层次组器子轮轮件组组轴支件承件FMEA，才能进行CA。CA分析可计算MAR-M-247

5、高温合金，叶身每个故障模式的危害度，结合FMEA确喷涂sermaloyJ涂层，叶片采用密导支包定的故障模式的严酷度，确定系统较危整体精密铸造后抛光而成，由叶最低约定层封向承容元叶壳环险的并且发生概率较大的故障，从而为身、内/外缘板、内部导流管组件片体深度修理设计和适航验证提供依据。成。主要功能是将高温高压燃气图1FMECA约定层级定义航空维修与工程2016/278AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn性进行定量分析，以期全面评估失效的表1严酷度等级定义危害性。I级（灾难的）引起人员死亡或飞机坠毁。2.1定量危害

6、性分析II级（致命的）引起人员的严重伤害或导致APU严重损坏。III级（中等的）引起人员中等程度伤害、APU中等程度的损坏或导致APU性能降低。1）解析式法IV级（轻度的）不足以导致人员伤害或APU轻度的损伤。定量危害性矩阵分析方法主要是按公式(1)计算每个故障模式危害度Cmj，并表2某型APU高压涡轮导向叶片失效模式代码表式，如表2所示。对求得的不同的Cmj进行排序，或应用危部件名称失效模式代码失效模式1.4失效模式和影响分析（FMEA）害性矩阵图对每个故障模式的Cmj进行危101进气边裂纹按照约定的三个层级，对害性分析。102排气边裂纹103缘板裂纹APU高压涡轮导向叶片失

7、效模式Cmj＝αj•βj•λp•t(1)104材料缺失的影响进行分析，其中最低级的式中，j＝1，2，…，N，N为产品高压涡轮导向叶片105涂层剥落影响是针对零件高压涡轮导向器的故障模式总数。106高温氧化、热腐蚀进行分析，最高级的影响是对于其中，αj为故障模式频数比，即产107点坑APU本体进行分析。失效模式品第j种故障模式发生次数与产品所有可108缘板磨损、脱层的影响在约定层级之间传递时，能的故障模式数的比率。当产品的故障失效模式的严酷度等级进行定义，严酷取决于系统方块图中确定的硬件结构模