基于飛參數(shù)據(jù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片故障分析

秦海勤，徐可君，王永旗，杜百?gòu)?qiáng)

（1.海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空機(jī)械系，山東青島266041；2.海軍裝備部航空技術(shù)保障部，北京10071）

基于飛參數(shù)據(jù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片故障分析

秦海勤1，徐可君1，王永旗1，杜百?gòu)?qiáng)2

（1.海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空機(jī)械系，山東青島266041；2.海軍裝備部航空技術(shù)保障部，北京10071）

為查找某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)第5級(jí)轉(zhuǎn)子葉片掉塊連續(xù)集中爆發(fā)，嚴(yán)重影響飛行安全和外場(chǎng)使用故障的原因，從部隊(duì)使用飛參數(shù)據(jù)入手，在明確其掉塊故障機(jī)理的基礎(chǔ)上，借助于數(shù)理統(tǒng)計(jì)開(kāi)展該故障分析研究。發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期以來(lái)所認(rèn)為的葉片掉塊故障很大程度上與發(fā)動(dòng)機(jī)在放氣帶轉(zhuǎn)速范圍停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)有關(guān)的結(jié)論不成立，該故障與發(fā)動(dòng)機(jī)在某一特定轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍的工作時(shí)間密切相關(guān)。為該型發(fā)動(dòng)機(jī)第5級(jí)葉片掉塊故障的綜合治理提供了新思路。

葉片；故障分析；飛參數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)速范圍；高周疲勞；航空發(fā)動(dòng)機(jī)

0 引言

壓氣機(jī)葉片作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其工作可靠性直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能特別是使用安全性和使用可靠性[1-9]。某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為某系列飛機(jī)的動(dòng)力裝置，自裝備以來(lái)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片掉塊故障時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1975年到2002年6月，共發(fā)生轉(zhuǎn)子葉片故障69起，其中葉片掉塊故障占58%[10]。為此，分別從故障機(jī)理、試驗(yàn)驗(yàn)證等方面進(jìn)行了較為深入地研究，有針對(duì)性地提出了精鍛、噴丸和涂漆等相應(yīng)解決措施。同時(shí)，針對(duì)其結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，進(jìn)一步下發(fā)了有關(guān)技術(shù)通報(bào)，明確了部隊(duì)相關(guān)使用要求，曾取得一定的研究技術(shù)成果[11]。但近年來(lái)該發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片掉塊故障又大量集中爆發(fā)，如A團(tuán)在2 012年短短2個(gè)月內(nèi)連續(xù)發(fā)生了6起，而B(niǎo)團(tuán)在同年的1個(gè)月內(nèi)連續(xù)發(fā)生了3起，且葉片掉塊發(fā)生時(shí)機(jī)分散性很大，在工作時(shí)間最短不到26 h和最長(zhǎng)將近300 h均有發(fā)生。葉片掉塊故障的頻繁發(fā)生，給飛行安全造成了現(xiàn)實(shí)危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響了部隊(duì)?wèi)?zhàn)訓(xùn)任務(wù)的完成。

本文從部隊(duì)使用飛參數(shù)據(jù)入手，開(kāi)展了該型發(fā)動(dòng)機(jī)第5級(jí)轉(zhuǎn)子葉片掉塊故障分析研究。

1 葉片掉塊故障機(jī)理分析

某型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片掉塊發(fā)生多次，屬于老故障，但集中爆發(fā)情況極為罕見(jiàn)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，葉片掉塊主要集中發(fā)生在第5級(jí)轉(zhuǎn)子葉片。因此，針對(duì)第5級(jí)葉片，分別從故障斷口、材料特性和工藝復(fù)查方面展開(kāi)了故障機(jī)理分析[12]。

斷口分析表明，斷口呈明顯疲勞特征，源區(qū)起始于葉尖葉盆一側(cè)表面，為點(diǎn)源起裂，疲勞條帶較為密集，瞬斷區(qū)面積較小，具有高周疲勞斷裂的典型特征[13-14]。材料特性分析表明，在源區(qū)附近未見(jiàn)明顯材料及冶金缺陷，未見(jiàn)機(jī)械損傷、腐蝕坑；斷口附近金相試樣腐蝕態(tài)、顯微組織均正常，未見(jiàn)過(guò)熱特征；葉片硬度檢測(cè)也表明其硬度符合技術(shù)狀態(tài)要求。工藝復(fù)查表明，掉塊故障葉片均符合相關(guān)技術(shù)要求。

綜合上述分析，認(rèn)為第5級(jí)葉片掉塊故障是由于振動(dòng)導(dǎo)致的高周疲勞斷裂。

2 基于飛參數(shù)據(jù)的故障原因分析

2.1 振動(dòng)故障原因分析

為查明振動(dòng)故障原因，分別對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和第5級(jí)葉片振動(dòng)特性進(jìn)行了分析研究。研究發(fā)現(xiàn)該型發(fā)動(dòng)機(jī)第3、4級(jí)壓氣機(jī)間裝有自動(dòng)操作的放氣機(jī)構(gòu)[15]。放氣帶的開(kāi)、關(guān)會(huì)激起較大的振動(dòng)，不利于葉片的工作。而在實(shí)際工作中，放氣帶的開(kāi)關(guān)較為頻繁。同時(shí)振動(dòng)特性分析表明，該級(jí)轉(zhuǎn)子葉片分別在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I、II、III為明顯的壓力脈動(dòng)區(qū)域或共振區(qū)域。在這些轉(zhuǎn)速區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間工作有可能對(duì)葉片不利，可能激起葉片振動(dòng)造成疲勞破壞。

為進(jìn)一步明確引起第5級(jí)葉片掉塊的真正原因，分析提取了A、B團(tuán)近3年內(nèi)所有正常和故障發(fā)動(dòng)機(jī)（共近90臺(tái)）的飛參數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2 放氣帶開(kāi)關(guān)影響分析

A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)與其所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)對(duì)比如圖1所示。

圖1 A團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)

從圖1中可見(jiàn)，A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)與其所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)正常發(fā)動(dòng)機(jī)在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)的平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)相當(dāng)，分別為10.556和10.576次，說(shuō)明葉片掉塊故障與放氣帶的開(kāi)關(guān)相關(guān)性不大。同時(shí)分別統(tǒng)計(jì)了該團(tuán)正常發(fā)動(dòng)機(jī)每月的平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)分布和故障發(fā)動(dòng)機(jī)的平均放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)分布（由于故障發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)間不同，故無(wú)法取相同的統(tǒng)計(jì)月份），分別如圖2、3所示。

圖2 A團(tuán)正常發(fā)動(dòng)機(jī)每月平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)擬合分布

圖3 A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)擬合分布

從圖2、3中可見(jiàn)，正常發(fā)動(dòng)機(jī)每月和故障發(fā)動(dòng)機(jī)的平均每架次的放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)均主要分布于9～13。進(jìn)一步說(shuō)明放氣帶的開(kāi)關(guān)與葉片掉塊故障沒(méi)有相關(guān)性。

為進(jìn)一步對(duì)比，分析了B團(tuán)的放氣帶開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)。該團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)及對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)在統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)如圖4所示。

圖4 B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)

從圖4中可見(jiàn)，B團(tuán)所有故障和對(duì)應(yīng)正常發(fā)動(dòng)機(jī)的平均放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)分別為16.8、18.13次，二者基本相當(dāng)。同時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)和正常發(fā)動(dòng)機(jī)每月的平均每架次放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)均分布于10～25。相較于A團(tuán)對(duì)應(yīng)的放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)明顯增多，但再次表明，放氣帶的開(kāi)關(guān)與葉片掉塊故障沒(méi)有相關(guān)性。

2.3轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I影響分析

為分析轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I對(duì)葉片掉塊故障的影響，分別統(tǒng)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)，穩(wěn)定工作時(shí)間≥1 min的平均工作時(shí)間占對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)總工作時(shí)間的比例分布等。A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)與其所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I工作時(shí)間的比例如圖5所示。

圖5 A團(tuán)轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I工作時(shí)間比例

從圖5中可見(jiàn)，故障發(fā)動(dòng)機(jī)與所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)平均每架次在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的工作時(shí)間相當(dāng)，似乎表明在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的工作時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)第5級(jí)葉片故障沒(méi)有影響。為此，進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)該團(tuán)正常發(fā)動(dòng)機(jī)每月的平均每架次和故障發(fā)動(dòng)機(jī)平均每架次在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I內(nèi)的工作時(shí)間比例分布，如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I內(nèi)A團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間比例分布

從圖6中可見(jiàn)，以A團(tuán)所有正常發(fā)動(dòng)機(jī)為樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可發(fā)現(xiàn)，故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的平均工作時(shí)間比例偏高于正常發(fā)動(dòng)機(jī)的。說(shuō)明轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I工作時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)第5級(jí)葉片掉塊可能有一定程度的影響，但不是特別明顯。為此，進(jìn)一步分析B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的工作時(shí)間比例，分別如圖7、8所示。

圖7 B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I工作時(shí)間比例

圖8 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I內(nèi)B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間比例分布

從圖7中可見(jiàn)，對(duì)于B團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)與所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的工作時(shí)間也相當(dāng)。同時(shí)對(duì)比圖5、7可知，B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的工作時(shí)間所占比例主要分布于0.05～0.08，低于A團(tuán)分布于0.08～0.15的情況。圖8中的統(tǒng)計(jì)表明，以B團(tuán)所有正常發(fā)動(dòng)機(jī)為樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的平均工作時(shí)間比例反而低于正常發(fā)動(dòng)機(jī)的，這與對(duì)A團(tuán)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果正好相反。表明前述“轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I工作時(shí)間對(duì)第5級(jí)葉片掉塊可能有一定程度的影響”的分析結(jié)論不完全成立。

綜合上述分析可知，從部隊(duì)使用飛參數(shù)據(jù)角度而言，轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的工作時(shí)間與第5級(jí)葉片掉塊故障沒(méi)有相關(guān)性，但需指出的是A團(tuán)正常及故障發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速范圍的工作時(shí)間比例要明顯高于B團(tuán)的。

2.4 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II影響分析

同理對(duì)A團(tuán)和B團(tuán)轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II的工作時(shí)間影響進(jìn)行分析，A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)與其所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II工作時(shí)間的比例、該團(tuán)所有正常發(fā)動(dòng)機(jī)每月和故障發(fā)動(dòng)機(jī)的平均每架次在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)的工作時(shí)間比例分布分別如圖9、10所示；B團(tuán)所對(duì)應(yīng)的比例和工作時(shí)間比例分布分別如圖11、12所示。

對(duì)比分析圖9、11以及圖10、12可知，A、B團(tuán)的使用均表明，在統(tǒng)計(jì)學(xué)平均意義上，故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II內(nèi)的工作時(shí)間都小于正常發(fā)動(dòng)機(jī)的。說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II的工作時(shí)間長(zhǎng)短與第5級(jí)葉片故障沒(méi)有相關(guān)性。需指出的是轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II對(duì)應(yīng)的為放氣帶開(kāi)關(guān)的控制轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍。由于該型發(fā)動(dòng)機(jī)放氣帶的特殊結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)上一直認(rèn)為第5級(jí)轉(zhuǎn)子葉片掉塊故障很大程度是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在放氣帶轉(zhuǎn)速范圍停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致，且目前外場(chǎng)的使用要求也是盡量避開(kāi)該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍。而上述分析結(jié)果以及前文的放氣帶開(kāi)關(guān)次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果均表明，放氣帶的開(kāi)關(guān)和在其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍停留時(shí)間的長(zhǎng)短與第5級(jí)葉片掉塊故障沒(méi)有相關(guān)性。

圖9 A團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II工作時(shí)間比例

圖10 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II內(nèi)A團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間比例分布

圖11 B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II工作時(shí)間比例

圖12 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II內(nèi)B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間比例分布

2.5 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III影響分析

為明確發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)工作時(shí)間的影響，進(jìn)行了進(jìn)一步分析。A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)與其所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍工作時(shí)間的比例和該團(tuán)所有正常發(fā)動(dòng)機(jī)每月的平均每架次和故障發(fā)動(dòng)機(jī)平均每架次在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)的工作時(shí)間比例分布分別如圖13、14所示。

圖13 A團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III工作時(shí)間比例

圖14 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)A團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間比例分布

從圖13中可見(jiàn)，故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III工作時(shí)間比例高于與其所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)正常發(fā)動(dòng)機(jī)在相應(yīng)轉(zhuǎn)速區(qū)間的。同時(shí)，圖14的統(tǒng)計(jì)也表明：在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)故障發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間比例分布均值明顯高于所有正常發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)值。這些均表明發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)的工作時(shí)間極可能與第5級(jí)葉片掉塊故障有一定的相關(guān)性。

為此對(duì)B團(tuán)的飛參數(shù)據(jù)進(jìn)行類(lèi)似分析。其對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間比例和工作時(shí)間比例分布分別圖15、16所示。

圖15 B團(tuán)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III工作時(shí)間比例

從圖15、16中可見(jiàn)，無(wú)論與故障發(fā)動(dòng)機(jī)所對(duì)應(yīng)同架飛機(jī)的正常發(fā)動(dòng)機(jī)相比，還是與所有正常發(fā)動(dòng)機(jī)相比，從統(tǒng)計(jì)平均意義上故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)的工作時(shí)間均偏長(zhǎng)，與A團(tuán)的分析結(jié)論相同。再次表明：第5級(jí)葉片掉塊故障與發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)的工作時(shí)間長(zhǎng)短有相關(guān)性。

圖16 轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)B團(tuán)常發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間比例分布

進(jìn)一步對(duì)比圖13、15以及圖14、16，發(fā)現(xiàn)B團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)的工作時(shí)間比例明顯高于A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)的。2團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)從裝機(jī)到發(fā)生故障以來(lái)的工作時(shí)間分布分別如圖17、18所示。

圖17 A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III的工作時(shí)間分布

圖18 B團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III的工作時(shí)間分布

從圖17中可見(jiàn)，A團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)從裝機(jī)以來(lái)的平均工作時(shí)間為33.981 h，由于高周振動(dòng)疲勞的極大分散性，其工作時(shí)間分散帶非常寬廣，介于6～84 h。從圖18中可見(jiàn)，B團(tuán)故障發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)從裝機(jī)以來(lái)的平均工作時(shí)間為31.835 h，其工作時(shí)間介于10～62 h。綜合圖17、18的分析結(jié)果，可進(jìn)一步得出這樣的結(jié)論，即2團(tuán)的第5級(jí)掉塊故障葉片在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)工作對(duì)應(yīng)的平均疲勞壽命介于31～34 h，但由于存在分散性，該疲勞壽命具有從幾小時(shí)到80多小時(shí)的分散帶。

為進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III對(duì)第5級(jí)葉片掉塊故障的影響，分析統(tǒng)計(jì)了A團(tuán)所有發(fā)動(dòng)機(jī)在調(diào)研時(shí)段內(nèi)每月平均每架次在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)的工作時(shí)間，如圖19所示。

圖19 A團(tuán)所有發(fā)動(dòng)機(jī)每月平均每架次在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III的工作時(shí)間變化

從圖19中可見(jiàn)，自2012年3月（2012年6月除外）以來(lái)，A團(tuán)所有發(fā)動(dòng)機(jī)每月平均每架次在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III內(nèi)的工作時(shí)間從平均意義上明顯高于往年其他月份的工作時(shí)間，尤其是7月和8月這2個(gè)月平均每架次的工作時(shí)間都大于0.5 h。由上述分析得知，轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III對(duì)第5級(jí)葉片掉塊非常不利，而在該轉(zhuǎn)速下的長(zhǎng)時(shí)間工作，意味者第5級(jí)葉片掉塊的概率大大增加，這有可能是該團(tuán)2012年7月和8月第5級(jí)葉片掉塊較為集中爆發(fā)的誘因之一，而事實(shí)也表明該團(tuán)在7月和8月連續(xù)發(fā)生了6起第5級(jí)葉片掉塊故障。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合上述分析，得到如下結(jié)論：

（1）放氣帶的開(kāi)關(guān)與第5級(jí)葉片掉塊故障沒(méi)有相關(guān)性。

（2）轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍I的工作時(shí)間與第5級(jí)葉片掉塊故障沒(méi)有相關(guān)性，但A團(tuán)無(wú)論正常還是故障發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍的工作時(shí)間比例明顯高于B團(tuán)的。

（3）工作轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍II的工作時(shí)間與第5級(jí)葉片掉塊故障相關(guān)性不強(qiáng)。與長(zhǎng)期以來(lái)所認(rèn)為的引起第5級(jí)轉(zhuǎn)子葉片掉塊故障很大程度是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在放氣帶轉(zhuǎn)速范圍停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的結(jié)論不一致。

（4）在轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍III的工作時(shí)間與第5級(jí)葉片掉塊故障有一定的相關(guān)性。并且第5級(jí)葉片所對(duì)應(yīng)的在該轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)的平均疲勞壽命介于31～34 h，但由于存在分散性，該疲勞壽命具有從幾小時(shí)到八十多小時(shí)的分散帶。

上述結(jié)論的得出為該型發(fā)動(dòng)機(jī)第5級(jí)葉片掉塊故障的綜合治理提供了新的思路，但須指出本文的分析結(jié)果僅就實(shí)際使用數(shù)據(jù)而言，葉片掉塊故障的徹底排除尚需考慮其他因素。

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Failure Analysis of an Aeroengine Blade Based on Flight Data

QIN Hai-qin1,XU Ke-jun1,WANG Yong-qi1,DU Bai-qiang2
（1.Department of Aviation Mechanism,Qingdao Branch of Naval Aviation Engineering Institute,Shandong Qingdao 266041,China; 2.Aerotechnics Ensure Branch of Navy Equipment Department,Beijing 100071,China）

In order to find out the reason that the continuous appears of the fifth stage blade failure which affects the flight safety and in field operation,the failure reasons were analyzed by the mathematical statistics theory from the army's flight data based on the mechanism of the blade failure.The results show that the reason caused the blade failure is not the long residence time in the speed range of engine air bleed,it is the operation time of a certain rotor speed range.It provides new ideas for the comprehensive improvement of the engine's fifth blade failure.

blade;failure analysis;flight data;speed range;high cycle fatigue;aeroengine

V 231.92

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2014.05.007

2014-07-28

秦海勤（1981），男，博士，講師，主要研究方向?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和壽命可靠性；E-mail：xiao_qin_1981@163.com。

秦海勤，徐可君，王永旗，等.基于飛參數(shù)據(jù)的某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片掉塊故障分析[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2014，40（5）：33-38.QIN Haiqin,XU Kejun,WANGYongqi,et al.Failure analysis ofan aeroengine blade based on flight data[J].Aeroengine，2014，40（5）：33-38.