V2500-A5發(fā)動(dòng)機(jī)LPC2.0和LPC2.3級轉(zhuǎn)子葉片軸向位移探討

黃智偉

摘要：V2500-A5發(fā)動(dòng)機(jī)大修過程中，如果低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片根部保持環(huán)沒有安裝到位，松脫后將失去固定作用，則低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片可能發(fā)生軸向位移，甚至脫離榫槽，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)N1轉(zhuǎn)子卡死或下游葉片損傷。在進(jìn)行低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片孔探檢查時(shí)需留意其葉根部位是否有位移，本文對此進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：V2500；低壓壓氣機(jī)2.0級；低壓壓氣機(jī)2.3級；榫頭；保持環(huán)

Keywords：V2500；LPC2.0；LPC2.3；rabbet；retaining ring

1 轉(zhuǎn)子葉片安裝方式

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片有三種主要的安裝方式：銷釘連接型、燕尾型和樅樹型。除了整體葉盤（葉片和輪盤做成一體，省去了傳統(tǒng)連接中的榫頭、榫槽及鎖緊裝置）設(shè)計(jì)外，傳統(tǒng)葉盤設(shè)計(jì)中，風(fēng)扇葉片、壓氣機(jī)葉片、渦輪葉片均分為葉身和榫頭兩部分，榫頭將葉身固定在輪盤上。

1）銷釘連接榫頭（見圖1）：葉片借凸耳跨裝在輪盤上或插在輪盤的環(huán)形槽內(nèi)，借助銷釘傳遞葉片負(fù)荷。這種榫頭結(jié)構(gòu)簡單，榫頭加工不用專門的設(shè)備，但是榫頭承載能力有限，現(xiàn)代民航發(fā)動(dòng)機(jī)中很少用到。

2）燕尾型榫頭（見圖2）：通過在輪盤的外緣車出軸向或環(huán)形燕尾形槽來安裝葉片。榫頭的剖面為燕尾形，呈上窄下寬的梯形，榫頭與葉型方向一致。

3）樅樹型榫頭（見圖3）：這種榫頭主要應(yīng)用于渦輪葉片與輪盤的連接固定上，與其他榫頭相比，尺寸小、質(zhì)量輕、承載能力強(qiáng)。

燕尾型榫頭安裝方式分為軸向燕尾榫槽和環(huán)形燕尾榫槽（見圖4）。軸向燕尾榫槽就是榫槽方向沿著發(fā)動(dòng)機(jī)軸向。為了防止后面級高壓氣向前面級倒灌，通常在葉根榫頭與榫槽的配合處設(shè)置擋板。由于軸向燕尾榫頭的上端面必須包容葉根型面，其榫頭上端面的平行四邊形較大，因此對輪盤的尺寸有一定要求，所以軸向燕尾型榫頭通常用于級數(shù)不多的低壓轉(zhuǎn)子以及高壓壓氣機(jī)前幾級轉(zhuǎn)子。除此之外，軸向燕尾榫頭承受載荷的榫頭面積大，能承受較大的離心載荷。環(huán)形燕尾榫槽則是在輪緣上車出一圈環(huán)形燕尾槽，在環(huán)形槽的某個(gè)位置開一個(gè)能通過榫頭的缺口，將葉片由此缺口插入環(huán)形槽，整圈安裝完畢后通過鎖緊塊將葉片鎖定在環(huán)形槽中。

2 V2500-A5發(fā)動(dòng)機(jī)LPC轉(zhuǎn)葉及保持環(huán)安裝位置

V2500-A5發(fā)動(dòng)機(jī)是雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，分為低壓轉(zhuǎn)子和高壓轉(zhuǎn)子，主要用于空客A320系列機(jī)型。低壓轉(zhuǎn)子也稱N1轉(zhuǎn)子，主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇葉片、低壓壓氣機(jī)、低壓渦輪；高壓轉(zhuǎn)子也稱N2轉(zhuǎn)子，主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)高壓壓氣機(jī)、高壓渦輪、附件齒輪箱。

V2500-A5發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)（LPC）共有4級，分別是LPC1.5、LPC2.0、LPC2.3、LPC2.5級，如圖5所示。4級轉(zhuǎn)子葉片均通過軸向燕尾型榫槽安裝在LPC輪盤上。葉片后緣周向滑槽與保持片配合，保持片周向外邊緣嵌入滑槽內(nèi)鎖住轉(zhuǎn)子。每級由8片保持片及上下各1片鎖片連結(jié)在一起，形成一個(gè)保持環(huán)，保持環(huán)外圈卡在葉片平臺(tái)下部的固定槽內(nèi)，保持環(huán)內(nèi)圈卡在LPC盤外表面的固定槽內(nèi)，從而固定LPC轉(zhuǎn)子。其中，LPC1.5級和LPC2.0級保持環(huán)安裝在葉片的前部，LPC2.3級和LPC2.5級保持環(huán)安裝在葉片的后部，如圖6、圖7所示。

3 工作內(nèi)容

2021年3月，民航飛標(biāo)司發(fā)布明電“關(guān)于下發(fā)《V2500-A5發(fā)動(dòng)機(jī)維修中第2.3級轉(zhuǎn)子葉片安裝》維修警示信息的通知”。通知中指出，2021年1月14日，國外某航空公司一架裝有V2500-A5發(fā)動(dòng)機(jī)的空客A320飛機(jī)在地面啟動(dòng)時(shí)，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)N1轉(zhuǎn)子無法轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)失敗，該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)廠分解時(shí)發(fā)現(xiàn)，低壓壓氣機(jī)LPC2.3級一片轉(zhuǎn)子葉片從安裝榫槽滑出，卡在LPC2.3級轉(zhuǎn)子和LPC2.0級靜子之間，導(dǎo)致N1轉(zhuǎn)子卡死（見圖8）。隨后，大修廠對這種情況進(jìn)行了實(shí)物模擬（見圖9）。

收到該通知后，公司立刻制定工程指令EO，要求在100循環(huán)內(nèi)完成所有受影響發(fā)動(dòng)機(jī)的檢查工作。該項(xiàng)工作采用內(nèi)窺鏡從檢查LPC2.0級和LPC2.3級的孔探口進(jìn)入（從后往前約5點(diǎn)鐘位置），孔探口開在LPC2.0級靜子葉片外罩環(huán)上。從該孔探口向后看，LPC2.3級轉(zhuǎn)子葉根前緣和榫頭清晰可見；向前看，LPC2.0級轉(zhuǎn)子葉根后緣和榫頭清晰可見，由另一位工作者手動(dòng)旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇葉片一周即可完成檢查。LPC2.0級轉(zhuǎn)子葉片保持環(huán)在前部，榫頭若有位移，位移方向朝后；LPC2.3級轉(zhuǎn)子葉片保持環(huán)在后部，榫頭若有位移，位移方向朝前。由于兩者都是朝向LPC2.0級靜子葉片方向，因此在執(zhí)行EO工作時(shí)除了觀察LPC2.3級轉(zhuǎn)子葉片是否發(fā)生位移，也可以觀察到LPC2.0級轉(zhuǎn)子葉片是否發(fā)生位移（見圖10）。

今年4月，在例行檢查LPC2.3級轉(zhuǎn)子葉片的過程中發(fā)現(xiàn)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)LPC2.0級轉(zhuǎn)子葉片發(fā)生了軸向位移，向后位移大約4mm（見圖11、圖12）。通過技術(shù)部門向廠家反饋，廠家答復(fù)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不可用，需立即換發(fā)。為此，公司特下發(fā)一份新的EO，對所有受影響的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充檢查LPC2.0級轉(zhuǎn)子葉片位移情況，以排除隱患。

目前可知，造成上述情況的可能原因是發(fā)動(dòng)機(jī)大修過程中，LPC2.0級和LPC2.3級轉(zhuǎn)子葉片保持片未嵌入轉(zhuǎn)子葉片滑槽內(nèi)鎖住，致使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)葉片在榫槽內(nèi)發(fā)生位移，嚴(yán)重者最終將脫離榫槽。此類故障通常發(fā)生在地面，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于徑向離心力的作用，葉片榫頭與榫槽接觸面之間的摩擦力可以阻止葉片向前移動(dòng)滑出榫槽而脫落。

4 結(jié)束語

發(fā)動(dòng)機(jī)孔探工作中，在例行工作之外發(fā)現(xiàn)異常情況并不罕見，不少孔探人員有過類似經(jīng)歷。這就要求每一位孔探人員要有敏銳的觀察力和高度的責(zé)任心，對每一處可疑現(xiàn)象仔細(xì)甄別，不能心存僥幸、憑空想象，如此方能減少事故隱患，保障飛行安全。