压气机转子叶片的故障分析与维护

WP8发动机压气机叶片故障分析及预防措施摘要:WP8发动机压气机叶片多发折断、裂纹、腐蚀掉块等故障,对部队的训练和任务的完成造成很大影响,为能较好的解决这些问题,有效地遏制目前这种被动局面,本文针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析,并就如何防范提几点建议及预防措施。

关键词:WP8发动机压气机叶片故障分析引言WP8发动机自装备海航某团以来,质量问题较多,多年来共发生了40余起压气机叶片折断、裂纹、腐蚀掉块等故障,造成多台发动机提前返厂,因叶片故障发动机空中停车飞行事故征候1起,严重危及飞行安全,影响了飞机的完好率和使用率。

发动机提前返厂造成了较大的经济损失和使用时间浪费。

针对此情况,虽采取了许多措施,如对发动机舱上口盖进行了密封防水处理,强化了对发动机的检查力度等。

但发动机压气机叶片故障率依然居高不下,2003年因叶片故障提前返厂6台,呈明显上升趋势。

为能从根本上解决此故障,有效地遏制目前这种被动局面,针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析,并就如何防范提几点建议及预防措施。

1 故障特点根据有关资料统计分析,可以得出WP8发动机压气机叶片故障有如下特点:(1)随着使用时间的增长,呈逐年递增趋势。

(2)故障类型主要以第五级叶片腐蚀掉块为主。

表现在叶尖或距叶尖附近排气边掉块故障较多,叶片表面有腐蚀现象。

(3)故障部位主要集中在压气机放气带后第四、第五、第六级铝叶片上,其中以第五级叶片故障后掉块打伤同级或后面的叶片居多。

检查一级叶片无明显的吸入外来物打伤痕迹。

因损伤级叶片为铝叶片,在发动机尾喷口有明显挂铝现象。

(4)首翻期内的发动机故障数最多,且故障发生的时机大多在给定寿命的中后期,以使用到600h～800h故障发生率最高,接近发动机的首翻给定寿命。

(5)首翻期内的发动机使用年限太长,从生产出厂到故障发生最多的为20年,最少的为2年,平均11.6年。

2 原因分析根据发生故障的特点、规律及现象分析,引起发动机压气机叶片故障高的主要因素有以下方面。

Civil Aviation University of China 毕业设计(论文)专业：发动机动力工程学号：XXXXXXXX学生姓名：XXX所属学院：中国民航大学指导教师：XXX二〇一一年十月中国民航大学本科生毕业设计(论文)涡轮叶片断裂故障的分析与预防措施THE ANALYZING AND PREVENTIVE MEASURE OF TURBINE BLADE CRACKFAULT专业：发动机动力工程学生姓名：XXX学号：XXXXXXX学院：中国民航大学指导教师：XXXX2011年 10月创见性声明本人声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果，论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果，均加以特别标注并在此表示致谢。

与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

毕业论文作者签名：签字日期：年月日本科毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计（论文）的规定。

特授权中国民航大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘。

（保密的毕业论文在解密后适用本授权说明）毕业论文作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日涡轮叶片断裂故障的分析与预防措施XXX摘要：涡轮转子叶片是把高温燃气的能量转变为转子机械功的重要零件工作时，它不仅被经常变化着的高温燃气所包围并且还承受着高速旋转产生的巨大离心力气体和振动负荷等，此外还要经受高温燃气引起的腐蚀和侵蚀，因而涡轮转子叶片的工作条件是恶劣的,它是决定发动机寿命的主要零件之一,因此涡轮转子叶片的故障是不可忽视的。

涡轮叶片的断裂故障往往导致下面整个阶段的损失并且对涡轮机的可用性造成重大影响。

涡轮叶片断裂故障的研究分析对于涡轮机耐用性的有效管理是非常必要的。

涡轮叶片常见故障分析与修理技术【摘要】本论文主要阐述了WP-5发动机涡轮叶片的常见故障及其修理技术，并适当介绍其它发动机修理技术。

涡轮叶片是航空发动机的主要部件，它的使用环境苛刻，数量多，几何形状复杂，材料化学成分和组织状态要求严格。

因此，制造工序多，工艺复杂；在使用过程中出现的故障直接影响到发动机的使用寿命和飞行安全。

是航空发动机检查和维修的工作重点。

关键词：涡轮叶片，常见故障，修理技术，使用寿命，飞行安全Abstract: This paper mainly expounds the common fault of WP-5 turbine blades and repair technology, and appropriate to introduce other engine repair technology. Turbine blades are the main component of aviation engine, its use in harsh environment, quantity, complex geometry, material chemical composition and microstructure of strict. Therefore, manufacturing process, complex process; fault appearing in the use process directly affect the service life of the engine and flight safety. The aircraft engine is the focus of the work of inspection and repair. Key words:Turbine blade, common failure, repair technology, the service life, flight safet y目录1 XXXX.................................................................................................................... 错误！未定义书签。

燃气转子位移优化系统（RDS）故障处理摘要：结合安萨尔多AE94.3A燃气轮机组正常运行时，当燃机转子沿逆气流方向移动后，可以提高燃机效率和出力，此举会减小透平动叶与缸体之间的间隙而增大压气机动叶与缸体的间隙，两种结果的总体效果是提高了燃机效率和出力，大约在2～5MW。

关键词：燃气电厂；快速响应；RDS系统前言燃机具有启停快、调峰能力强、效率高等特点使其兼具电网调峰作用优势。

基于上述研究背景，本文针对机组现有设备与运行模式，深度分析燃机运行过程中故障原因、处理，提高燃机效率，为国内相似燃机事故处理提供经验。

1、设备概述RDS系统可以控制燃机轴向间隙。

通过液压间隙优化，透平叶片间隙会变小，压气机叶片的间隙则变大，进而增加燃机的效率和出力。

RDS系统由2*100%油泵、两个囊式蓄能器、RDS控制模块和附属仪表组成，工作介质是润滑油，油源从润滑油供油母管来，，通过RDS油泵（根据系统配置）加压到RDS 系统在160~180bar 压力之间运行，然后通过蓄压器、电磁阀、分配管路供至压气机轴承腔室中，回油到润滑油箱。

除了RDS启动阶段泵进行测试外，正常运行期间只有一台泵间歇运行配合蓄能器维持系统压力。

泵组通过设定主辅设备，当运行泵出现故障时自动切换。

2、设备运行方式（1）RDS保护定值内容KKS码报警定值保护定值备注RDS 系统造成燃机跳闸保护MBA10CG901-XH02MBA10CG901-XH51MBA53CP101/102/103/104/105/106转速大于4赫兹，RDS在正推或者副推位置，正推和副推压力都大于10Bar,延迟10s MBA10CG901-XH51转速大于4赫兹，非冲洗顺控的情况下，暖机时间未到或IGV开度小于4%，轴不在副推位置MBA53CP101/102/105正推三点全坏，或偏差大于20bar(2/3)MBA53CP103/104/106副推三点全坏，或偏差大于20bar(2/3)MBA10CG901XQ01轴位移两点全坏跳机（TSI或质量判断），暖机时间未到或IGV开度小于4%MBA53CP103/104/106副推侧压力大于230bar，延迟10s(2/3)RDS 系统造成燃机自动停机保护MBA53CP103MBA53CP104MBA53CP106副推压力＜150barRDS副推腔室压力低RDS由正推转向副推，18秒后启动副推压力监视，监视时间为10秒，在10秒内副推压力未达到150bar，触发停顺控（2）燃机在启动过程中，燃机负荷≥120MW后，RDS启动顺控流程（3）燃机在停机过程中，燃机负荷≤90MW后，RDS启动顺控流程3、设备故障原因分析（1）故障现象：燃机在停机过程中发现RDS副推起压全过程需时间30S，大于自动停机定值28S，起压时间较慢。

某型涡扇发动机压气机转子与静子轴向碰磨故障分析[摘要]针对发动机外场使用后出现压气机转子与静子轴向碰磨的问题，对其进行了尺寸测量、质量复查和加工工艺复查，通过对影响压气机转静子轴向位置的因素进行分析，发现发动机压气机一级转静子碰磨的原因是压气机整流器轴向位置没有得到严格规定和控制，造成发动机转、静子局部轴向间隙消失，工作时产生碰磨。

[关键词]压气机整流器轴向位置、翘曲变形、叶片松动中图分类号：v263.6文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0000-00某型号涡扇发动机返厂检查。

分解时，发现压气机一级转子与静子有轴向碰磨故障。

发动机已工作了332h。

下文就其故障原因进行了分析。

1 产品介绍某型发动机为双涵道、双转子、混合排气式涡轮风扇发动机。

压气机部件是发动机的一个重要部件，其作用是在高压涡轮的带动下来最终压缩通过内涵的空气，主要供给燃烧室用于生成高压燃气和少量用于冷却高温部件、发动机防冰、飞机系统引气等。

压气机主要由转子部件和静子部件组成。

2 故障情况压气机一级整流器半环开口处整流叶片磨伤、内环磨穿，开口处端面翘曲变形。

手动检查压气机一级整流器叶片，均已明显松动。

压气机一级工作叶片排气边根部r转接处全部磨伤，压气机一级轮盘后轮缘整圈磨伤。

3 厂内普查在厂内，处于分解状态的排故机、返厂检查机、修理机、长试机、新机共25台发动机和1台进口发动机。

对这些发动机的压气机转子和静子外观进行了普查，共发现5台fws11发动机有压气机转子与静子轴向碰磨故障。

4 对比测量4.1 整流器内环轴向活动量将分解状态的132号、136号、330号（正常机）和k004（进口机）号共4台发动机的压气机工作环、整流器组装到压气机机匣上，消除e垫的间隙后，以整流器初始位置为0点，用5n的力压、拉整流器内环，测量整流器内环上、下移动量，即为整流器内环前、后的轴向活动量。

在测量中，发现整流器内环轴向活动量最大值位于整流器半环开口处，测量结果表明，故障机的压气机一级整流器内环轴向活动量最大，正常机最小，与进口机的相当。

航空发动机压气机叶片检修技术摘要：航空发动机在使用或经过长时间试验后，在分解检查过程中会发现部分压气机叶片存在损伤，而压气机叶片价格及其昂贵，更换新件将大大提高成本。

因此，本文介绍了降低航空发动机压气机叶片使用成本的检修技术，包含叶片的清洗、外观故障检查（以下简称故检），无损检测、叶型修理、叶型测量、叶根喷丸强化，叶片表面振动光饰等在内的先进修理技术。

【关键词】航空发动机压气机叶片修理技术航空发动机的压气机叶片工作条件非常恶劣，处于高温、高压、高转速、高离心力的状态。

特别是军用战斗机的发动机，因为作战机动，不断出现快速调整姿态等需求，导致为战斗机提供动力的航空发动机出现快速交变温差，工作条件的恶劣程度更是呈指数级增长。

因此，在航空发动机叶片的设计和制造上，都采用了性能优异但价格昂贵的钛合金和高温合金材料以及复杂的制造工艺。

在维修时，采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行修复，可延长使用寿命，减少更换叶片，提高经济收益。

为了有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性，压气机叶片先进的修理技术日益受到重视，并获得了广泛的应用。

1.修理前的处理与检测压气机叶片在实施修理工艺之前，需开展必要的预处理和检测，以清除其表面的附着杂质；对叶片损伤形式和损伤程度做出评估，从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。

1.1清洗压气机叶片使用过后，容易吸附空气中的杂质，从而在叶片表面黏附有沉积物，部分沉积物经过高温氧化腐蚀后产生热蚀层，这些沉积物影响了气流的运动，导致压气机的效率下降，同时沉积物也掩盖了叶片表面的损伤，不便于检测。

因此，叶片在进行检测和修理前，要清除沉积物。

1.2故检叶片修理前，需针对其外部的损伤类型，损伤程度等进行故检，以判断是否可以继续使用，及确定相应的修理方案。

故检是维修过程的重要工序，整个发动机的制造（维修）成本控制，很大部分来自故检工序，因此众多维修厂都对故检工作极为重视。

1.3无损检测无损检测是在不损害或不影响叶片使用性能,不伤害叶片内部组织的前提下，利用叶片内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，对叶片内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。

压气机叶轮叶片的失稳分析近年来，压气机叶轮叶片的失稳问题引起了广泛的关注。

压气机作为燃气轮机的核心部件，其稳定运行对于燃气轮机的性能和寿命至关重要。

然而，在实际运行中，叶轮叶片的失稳现象常常会导致燃气轮机的性能下降、噪声和振动增大、甚至发生严重的事故。

因此，深入研究压气机叶轮叶片的失稳问题有着重要的意义。

首先，我们需要了解压气机叶轮叶片失稳的原因。

一种常见的原因是叶片本身的结构问题。

由于叶轮叶片是高速旋转的，其受到的离心力和气动力的作用很大，因此叶片的强度和刚度是关键因素。

如果叶片的强度不够或者刚度不均匀，就容易发生失稳。

此外，叶片的材料和工艺也会对失稳性能产生影响。

例如，叶片的塑性变形和疲劳破坏会导致叶片的形状产生变化，从而引发失稳现象。

另一个导致压气机叶轮叶片失稳的原因是流体动力学问题。

在压气机内部，气体流动会导致叶轮叶片的受力情况不均匀，从而引发叶片的振动。

特别是在大负荷运行和转子共振区域，由于气体的非线性和不稳定性，叶片的失稳现象更加明显。

此外，还存在着气体边界层的分离和抖动、各种流动涡流的相互作用等问题，这些也会对叶片的失稳性能产生重要影响。

针对压气机叶轮叶片的失稳问题，研究人员们提出了不同的分析方法和解决方案。

一种常用的方法是通过数值模拟来研究叶片的振动和失稳特性。

利用计算流体力学（CFD）方法，可以模拟叶轮叶片在不同工况下的气动受力情况，从而分析叶片的振动和失稳现象。

此外，还可以利用有限元分析方法研究叶片的结构应力和振动响应，进一步分析叶片的失稳性能。

通过这些分析方法，可以准确评估压气机叶轮叶片的稳定性，并根据分析结果提出相应的改进和优化措施。

除了数值模拟方法，实验方法也是研究压气机叶轮叶片失稳问题的重要手段。

实验可以直观地观察到叶片的振动和失稳现象，提供直接的实验数据，对于验证数值模拟结果和分析结果的准确性具有重要意义。

目前，研究人员们常常利用激光测振技术、压电传感器和加速度计等仪器设备来对叶片的振动进行测量。

提高发动机操纵系统可靠性的维修【摘要】在现代技术进步与之密切相关的最迫切的问题当中，压气机叶片质量和维护问题占据着主导的地位，起着十分重要的作用。

论文以维护发动机压气机叶片为目的，以发动机压气机转子叶片的组成，安装技术，压气机叶片的故障分析和各种故障的维修方式，以及常用典型发动机压气机叶片的维护作为主要内容，全面的根据发动机压气机叶片的故障特点对发动机压气机叶片的修理进行论述。

关键词：压气机转子叶片喷丸强化维修Abstract:In the modern technological progress is closely related with the most pressing problem, compressor blade quality and maintenance problems to occupy a dominant position, plays a very important role.On the maintenance of the engine compressor blade for the purpose, with the engine compressor rotor blade is composed of compressor blade, installation technology, fault analysis and fault repair, as well as the typical engine compressor blade maintenance as the main content, comprehensive according to engine compressor blade fault characteristics of engine compressor blade repair are discussed.Key word：Aeroengine control system reliability maintenance目录1 压气机转子叶片简述........................................................................................... 错误!未定义书签。

航空发动机压气机结构和故障分析发布时间：2022-08-21T01:21:23.959Z 来源：《科技新时代》2022年1月第1期作者：胡文祺[导读] 航空发动机被称作飞机的“心脏”胡文祺空军工程大学陕西省西安市摘要：航空发动机被称作飞机的“心脏”，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的动力。

压气机是航空发动机很关键的结构之一，其作用是给燃烧室提供压缩后的高温、高压气体。

风扇叶片是航空发动机的关键转动零件，承担着将空气输送到内、外涵道的重要作用。

在高转速高气压的飞行状态下，压气机主要承受着气动载荷、离心载荷以及温度载荷，常常导致疲劳失效，一旦发生断裂直接危及其它部件的正常运转。

为了保证在飞行过程中发动机稳定、可靠地运行，为了能够全面了解航空发动机，了解压气机的结构、知晓压气机的工作原理、懂得如何减少和排除压气机的故障。

本文将系统地介绍航空发动机的类别、压气机的类别。

简单结合军用和民用层面分析压气机结构和故障，浅析压气机发展趋势，进一步推动我国航空事业的发展。

关键词：航空发动机；压气机；结构分析；故障分析1.现代航空发动机类型1.1活塞型发动机很早在飞机上被应用的航空引擎装置，是用来带动螺旋桨的。

一台活塞式航空发动机功率可达2500千瓦。

后来它被功率大、运行速高的涡轮引擎代替了。

1.2涡轮型发动机该发动机应用最广。

有涡喷式、涡扇式、螺旋桨式和涡轮轴式，都有带压气机、燃烧室及涡轮。

涡桨型应用在飞行时速范围小于800千米的飞机上；涡轴式是用于直升机的驱动力；涡扇式应用在飞行速度快的航空器。

1.3冲压型发动机它的机体构造简单、推动力强，非常适合在高速或者远的任何地方高空飞行。

由于不能自动着陆和低速自行降落，限制了其主要应用领域，只广泛使用在导弹和空中发射靶导弹上。

1.4综述火箭发动机的推进剂（包括氧化物和燃烧剂）全部都是由自己携带，燃料的消耗过多，不能够适合长时间的工作，一般只能用来作为运输火箭的引擎，在飞机上只能被应用于短时内加速。

航空发动机涡轮叶片故障分析与修理毕业设计南京航空航天大学航空发动机涡轮叶片故障分析与修理学生姓名学号 021270160航空宇航学院学院飞行器设计与工程专业12 班级指导教师二〇一四年六月- 1 -南京航空航天大学本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)(题目:航空发动机涡轮叶片故障分析与修理)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

尽本人所知，除了毕业设计(论文)中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名: 2014年06月10日(学号):021270160- 2 -航空发动机涡轮叶片故障分析与修理摘要燃气涡轮是航空燃气涡轮发动机的重要部件之一。

涡轮叶片分为涡轮转子叶片和导向叶片。

涡轮转子叶片是把高温燃气的能量转变为转子的机械功的重要零件。

工作时，它不仅被经常变化着的高温燃气所包围，并且还承受着高速旋转产生的巨大离心力、气体力和震动符合，可见涡轮转子叶片的工作条件十分恶劣。

导向叶片使燃气在通过其的过程中速度增加，压力及温度下降，气流方向改变。

虽然导向叶片是静止件，但是工作条件十分恶劣，除了受较大的气动力与不稳定的脉动符合外还处于高温燃气的包围之中，温度高，冷热变化大，温度不均匀严重。

它们的工作环境都十分恶劣，但是它们都是燃气涡轮发动机的重要组成，涡轮转子叶片还是发动机寿命的主要零件之一。

因此，对涡轮叶片的故障的研究是十分必要的，对涡轮叶片的维护是必不可少的。

关键词:燃气涡轮，叶片维护- 3 -Analysis and repair the fault of aero engineturbine bladeAbstractGas turbine is one of the important components of aero gas turbine engine. Turbine blade for turbine rotor blades and guide vanes. Turbine rotor blade is the important part of high temperature gas energy into mechanical work of the rotor. When working, surrounded by high temperature gas not only is constantly changing, and it also bear huge centrifugal force, the high-speed rotation of the gas force andvibration with visible turbine rotor blades, the poor working conditions. Guide vane gas increased faster in the process, the pressure and thetemperature drop, change of flow direction. Although the guide vane is stationary, but the work condition is very bad, in addition to theaerodynamic force large and unstable pulsation meet is in high temperature gas surrounded, high temperature, hot and cold changes, uneven temperature seriously. Their working conditions are very bad, but they are an important component of gas turbine engine, one of the main parts of turbine rotor blades or engine life. Therefore, research on fault of turbine blades is very necessary, maintenance of turbine blade is essential.Key Words:Gas turbine，Blade maintenance- 4 -目录摘要......................................................................3 第一章涡轮叶片的故障分析 (6)1.1 转子叶片的振动类型及其特征 (6)1.1.1 转子叶片的震动分类与基本振型 (6)1.2 涡轮叶片的常见裂纹 (7)1.3涡轮叶片的常见裂纹 (7)1.3.1 蠕变断裂 (7)1.3.2热疲劳断裂 (8)1.3.3 疲劳断裂.......................................................9 第二章飞机发动机叶片的维修技术 . (11)2.1 修理前的处理与检测 (11)2.1.1 清洗 (11)2.1.2 无损检测 (11)2.1.3 叶型的精确检测................................................12 2.3叶片修理技术 (12)2.2.1 焊接修理 (12)2.2.2热喷涂技术 (13)2.2.3 喷丸强化 (14)2.2.4 涂层修复 (15)结束语 (1)6 参考文献 (17)致谢...................................................................... .18- 5 -第一章涡轮叶片的故障分析涡轮叶片是航空发动机最主要的部件之一，是高温、高负荷、结构复杂的典型热端构件，它的设计制造性能和可靠性直接关系到整台发动机的性能水平耐久性和寿命。

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2023年第14期·85·文章编号：2095-6835（2023）14-0085-03某型涡轴发动机压气机转子动平衡研究吴颖哲，马骏，余浩，蒋鹏（国营锦江机器厂，四川成都610043）摘要：在发动机修理厂中，转子不平衡产生的机械故障占整个发动机故障的30%以上。

转子出现不平衡故障会导致整个发动机振动，噪声增大，加速轴承的磨损，影响发动机的寿命，严重时甚至会导致发动机的失效，造成严重的事故。

因此在压气机转子装配前，必须对压气机转子进行动平衡试验，使得压气机转子剩余不平衡量低于工艺规定值。

经过几年的工作实践探索发现，压气机转子做动平衡时，由于转子放置不当，选择了错误的支撑方式，使得压气机转子重心在重力作用下偏离了转子中心轴线，导致压气机转子两端轴颈发生微变形，从而影响了该转子动平衡实测值。

主要针对该压气机转子的放置方式展开研究分析，从而提高压气机转子平衡精度。

关键词：涡轴发动机；压气机转子；动平衡；平衡技术中图分类号：V263文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.14.025为了避免转子在装配后由于不平衡量过大产生的挠曲变形和作用在轴承上的力大于规定值，使得转子产生振动、噪声，加速轴承的磨损导致发动机失效或者降低发动机使用寿命，在转子装配前必须对转子进行动平衡试验。

转子在做动平衡时，为了准确得到转子的不平衡量真实值，需要消除转子因放置不当产生的平衡误差[1]。

目前已知涡轴发动机压气机转子动平衡的不平衡因素有以下几种。

转子及零部件修理因素：发动机在飞机上经过正常使用达到一次翻修期后，由于转子（零部件）正常使用磨损，在修理转子及旋转部件时，通过磨镀铬、镀铜、研磨、喷涂、热处理等修理方式进行修复时，会导致转子及其零部件微观结构上产生不均匀（如轴径轻微倾斜、旋转零部件与转子配合面发生微量配合关系的改变、配合端面不垂直于轴线等）现象，这种情况会使增大转子在动平衡时的不平衡量。

WP8发动机压气机叶片故障分析及预防措施作者：付焱晶陈涛王鹏丁志伟来源：《科技创新导报》2012年第06期摘要：WP8发动机压气机叶片多发折断、裂纹、腐蚀掉块等故障，对部队的训练和任务的完成造成很大影响，为能较好的解决这些问题，有效地遏制目前这种被动局面，本文针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析，并就如何防范提几点建议及预防措施。

关键词：WP8发动机压气机叶片故障分析中图分类号: G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)02(c)-0000-00WP8发动机自装备海航某团以来，质量问题较多，多年来共发生了40余起压气机叶片折断、裂纹、腐蚀掉块等故障，造成多台发动机提前返厂，因叶片故障发动机空中停车飞行事故征候1起，严重危及飞行安全，影响了飞机的完好率和使用率。

发动机提前返厂造成了较大的经济损失和使用时间浪费。

针对此情况，虽采取了许多措施，如对发动机舱上口盖进行了密封防水处理，强化了对发动机的检查力度等。

但发动机压气机叶片故障率依然居高不下，2003年因叶片故障提前返厂6台，呈明显上升趋势。

为能从根本上解决此故障，有效地遏制目前这种被动局面，针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析，并就如何防范提几点建议及预防措施。

1 故障特点根据有关资料统计分析，可以得出WP8发动机压气机叶片故障有如下特点：（1）随着使用时间的增长，呈逐年递增趋势。

（2）故障类型主要以第五級叶片腐蚀掉块为主。

表现在叶尖或距叶尖附近排气边掉块故障较多，叶片表面有腐蚀现象。

（3）故障部位主要集中在压气机放气带后第四、第五、第六级铝叶片上，其中以第五级叶片故障后掉块打伤同级或后面的叶片居多。

检查一级叶片无明显的吸入外来物打伤痕迹。

因损伤级叶片为铝叶片，在发动机尾喷口有明显挂铝现象。

（4）首翻期内的发动机故障数最多，且故障发生的时机大多在给定寿命的中后期，以使用到600小时至800小时故障发生率最高，接近发动机的首翻给定寿命。

发动机压气转子叶片断裂失效分析摘要：航空发动机在长期使用后压气机Ⅲ级转子叶片断裂失效。

对叶片表面及断口的宏微观形貌进行了观察和能谱分析，并对叶片的组织和硬度进行了检测。

研究结果表明，发动机压气机Ⅲ级转子叶片是在存在严重腐蚀损伤情况下发生的振动高周疲劳断裂，空气中的S，Cl元素导致叶片进气边产生严重的腐蚀损伤，对疲劳裂纹的萌生起着重要的作用。

基于此，下面，本文将对发动机压气转子叶片断裂失效进行分析。

关键词：发动机；压气转子叶片；叶片断裂；失效分析引言：航空涡轮喷气发动机是以空气为工作介质的航空器动力装置，其基本工作原理是：外界的空气通过航空器进气道引人压气机，再由压气机增压后进人燃烧室；燃烧室对空气加热，产生高温、高压的燃气；燃气在涡轮中膨胀做功，使涡轮部件转动并带动压气机旋转继续压人空气，同时从涡轮中流出的高温高压燃气在尾喷管中继续膨胀，沿发动机轴向高速从喷口向外喷出，使发动机获得反向推力。

压气机是航空涡轮喷气发动机的关键部件之一，其主要作用是提高作为发动机工作介质的空气的压力。

压气机主要由机匣、转子叶片和静止叶片三大部分组成。

转子叶片是航空发动机结构件中的关键零部件之一，由于其为高速旋转的动部件，数量多、形体单薄、载荷状况严酷、工作环境复杂，使其一直成为发动机使用和实验中故障率最高的零部件之一；而且，转子叶片的损坏还对整机性能影响很大，有的甚至可以导致严重的事故。

航空发动机压气机叶片常常因共振而导致断裂失效，因此，下面，本文将会分析发动机压气转子叶片断裂失效问题。

一、发动机压气转子叶片的失效影响因素低压压气机3级轴流式（CFM56－5C为4级）。

3级转子为整体钛合金锻件制成。

高压压气机9级轴流式。

进口导流叶片和前3级静子叶片可调，静子机匣为对开式，6～9级机匣为双层结构，外层机匣上设有5级空气引出口，内层机匣为低膨胀合金制成并在5级引出空气包围中，起到了控制压气机后面级间隙的作用。

转子鼓筒1～2级为钛合金锻件惯性摩擦焊成，3级盘为钛合金锻件制成，4～9级为Rene95惯性摩擦焊成。

西安航空职业技术学院毕业设计（论文）论文题目：压气机叶片的故障分析所属系部：航空维修工程系指导老师：马康明职称：教授学生姓名：朱景辉班级、学号: 135045-35专业：航空机电设备维修西安航空职业技术学院制2015年11月01日西安航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目：压气机叶片的故障分析任务与要求：在基本了解压气机叶片的基本概念的基础上，重点分析了压气叶片的一些常见故障模式及应对的修理方法，以确保航空发动机压气机叶片的工作效率的完好，为今后工作做好准备。

时间：2015 年10月 12日至 2015 年 12 月 06日共 8 周二级学院：航空维修工程系学生姓名：朱景辉学号： 135045-35专业：航空机电设备维修指导单位或教研室：西安航空职业技术学院指导教师：马康民职称：教授西安航空职业技术学院制2015年12月06日毕业设计(论文)进度计划表本表作评定学生平时成绩的依据之一。

压气机叶片的故障分析【摘要】本论文主要阐述了压气机叶片的故障分析。

首先介绍了压气机叶片的分类及其特点；其次对压气机叶片的故障与故障模式作了说明；最后列举例子（涡喷八发动机压气机叶片折断故障、涡喷七发动机压气机二级整流叶片裂纹故障、涡喷七发动机压气机二级叶片叶尖掉块故障）对叶片的故障作了具体分析。

关键词：故障模式故障现象故障原因Abstract:The present paper mainly elaborated compressor blade's fault analysis.First introduced compressor blade's classification and the characteristic; Next has given the explanation to compressor blade's breakdown and the breakdown pattern; Finally enumerated the example (turbojet eight engine air compressor aluminum sheet to break off breakdown, turbojet seven engine air compressor two level of rectification leaf blade crack breakdown, turbojet seven engine air compressor two level of leaf blade apexes falls block breakdown) to make the concrete analysis to leaf blade's breakdown。

高压压气机转子叶片振动特性分析魏武国;侯宽新;尚永锋【摘要】基于ANSYS软件对某型航空发动机高压压气机第一级转子叶片的振动特性进行了分析研究,建立了叶片的三维有限元模型,采用分块Lanczos法,计算得到了叶片在发动机常用工况转速下的各阶自振频率、相应振型及振动应力分布,找出了应力较大的薄弱区域.最后考虑了高压压气机进口导流叶片后形成的气流尾迹对此级转子叶片的激振影响,得到该级转子叶片的共振图,结果证明该转子叶片在常用工况转速下,不会因为进口导流叶片后的气流尾迹引发共振.为叶片的后续结构分析、实验及振动排故提供了必要的数值依据.%Based on the FEA software ANSYS, the vibration characteristics of an aero-engine's HPC rotor blades of the first level was analyzed. At first ,a three dimension finite element model of the blade was established in ANSYS.Then,the vibration frequencies, vibration model and vibration stress distribution of the blade under the aero-engine's common rotating speeds were calculated by Block Lanczos method,and the area whose stress was larger than the other on the blade was also found out.At last,the wake influence caused by airflow behind the IGV of the HPC was considered,and the campbell curve was figuredout.The results showed that the rotor blade will not cause resonance under the air exciting force caused by IGV trailing wake,providing the necessary numerical basis for the subsequent structural analysis,experiment and vibration troubleshooting of the blade.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】3页(P207-209)【关键词】压气机转子叶片;振动特性;气流尾迹;有限元【作者】魏武国;侯宽新;尚永锋【作者单位】中国民航飞行学院航空工程学院,广汉618307;中国民航飞行学院广汉分院,广汉618307;中国民航飞行学院航空工程学院,广汉618307【正文语种】中文【中图分类】TH16;V232.41 引言压气机转子叶片是航空发动机中重要的零件之一，工作时受到很高的离心负荷、气动负荷及振动交变负荷的综合作用，很容易出现裂纹等故障[1]。

第30卷第2期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVo l.30，No.2Apr.，20242024年4月压气机叶片是航空发动机的核心部件，其加工精度关系到发动机的性能、可靠性、安全性及使用寿命。

压气机叶片通常在柔性加工单元的多个设备间流转，加工单元设备运行的有效性通常用整体设备效率（Overall Equipment Effectiveness，简称OEE ）来表征。

通过分析OEE可精确识别设备效率损失的主要环节，并制定有针对性的改进措施。

有研究表明[1]，制造业领域生产设备的维护费用在生产总成本中的占比超过了20%，而且事后维护和定期维护已难以适应自动化高性能设备的最优使用需求。

于是，预防性维护（Preventive Maintenance，简称PM ）就成为更有效的解决方案。

Barlow [2]提出设备小修的概念，奠定了预防性维护的理论基础。

Lai [3]通过引入等间隔预防性维护时间模型，为设备维护管理提供了新的方向。

在实际应用中，考虑到设备的可用性、性能效率和生产质量，采取定制化的预防性维护策略至关重要。

例如，使用马尔科夫链[4]和动态规划[5]方法，可以优化预防性维护的时间间隔，从而提高生产效率和降低维护成本；Han [6]综合动态风险和维修成本，研究了多目标预防性维修优化问题。

Filip [7]在对全面生产维护方法改进时，强调预防性维护在显著提升生产效率方面具有潜力。

Sheu [8]和Park [9]在对因设备停机而造成的时间及成本损失做了细致分析后认为，制定精细化预防性维护计划在确保生产连续性和成本控制中具有重要作用。

Jar-dine [10]通过构建基于故障率比例的模型，为预防性维护效果提供了一种量化评估方法，增强了决策的精确度。

因此，若能将OEE 分析与预防性维护策略相结合，不仅能够确保压气机叶片加工单元设备的稳定、高效运行，还能够系统化地管理和降低生产过程中的潜在风险。

航空发动机涡轮转子叶片失效原因分析航空发动机是现代航空工业的核心技术之一，其性能的提升和可靠性的保障对于飞行安全和航空运输运营的重要性自然不言而喻。

当前，随着航空工业和科技的不断发展，航空发动机的技术含量日益增加，其恶劣工作环境和高要求的性能指标也让其面临着更加复杂和严峻的挑战。

航空发动机涡轮转子叶片作为发动机的核心组成部件，其失效原因的分析和研究一直是航空工程技术的热门话题。

本文将从航空发动机的结构和工作原理入手，探究航空发动机涡轮转子叶片失效的原因，并查阅相关文献和实验数据，深入探讨其解决方案和工程实践的应用情况。

一、航空发动机涡轮转子叶片的结构和工作原理航空发动机的涡轮转子是由多片叶片组成的，每片叶片的形状和尺寸都是高度精密设计和制造的。

叶片的主要功能是将高温高压气体能转化为高速旋转的机械能，驱动着气轮机、压气机和其他发动机组件的运转。

叶片的形状、材料和数量等参数都对其性能和失效风险产生着直接的影响。

在工作过程中，叶片不断受到气体的高温高压冲击和旋转惯性力的影响，其表面和内部的应力分布和温度场变化相当复杂，容易发生弹性、塑性、蠕变和损伤等失效模式。

降低叶片失效和延长使用寿命是航空发动机设计和维护的重要任务，需要对其失效机理进行深入的分析和探讨。

二、航空发动机涡轮转子叶片失效原因分析在航空工程实践中，航空发动机涡轮转子叶片的失效模式主要包括疲劳断裂、高温蠕变、氧化和腐蚀等。

这些失效模式的共同点是对叶片材料和结构造成了不同形式的损伤和变形，导致了其性能和寿命的降低。

1. 疲劳断裂疲劳断裂是叶片失效的常见模式，主要由于叶片在高速旋转和高温高压的气流作用下，不断受到往复应力的影响，导致材料的微小裂纹和变形，最终致使叶片断裂。

疲劳断裂的特点是无法预测和发现裂纹的位置和大小，需要在实验室和现场进行非破坏性检测和监测。

航空工程技术的发展和实践中，通过改进叶片材料、加强制造工艺和提高质量管理水平，疲劳断裂的风险得到了一定程度的缓解，但仍需进一步加强研究和监测。