Турбинные лезвия являются важной частью авиационных двигателей с высокой температурой, тяжелой нагрузкой и сложной структурой. Качество проверки и технического обслуживания тесно связано с долговечностью и сроком службы работы. В этой статье изучается проверка и обслуживание лезвий самолетов, анализируется режим отказа лезвиев самолета и суммирует технологию обнаружения сбоев и технологии технического обслуживания лезвий авиационных двигателей.

При проектировании турбинных лезвий часто используются новые материалы с более высоким качеством, а рабочая маржа снижается за счет улучшения структуры и технологии обработки, чтобы улучшить соотношение тяги двигателя к весу. Турбинное лезвие представляет собой аэродинамическую аэродинамическую профиль, которая может достичь эквивалентной работы по всей длине лезвия, что гарантирует, что воздушный поток имеет угол поворота между корнем лезвия и кончиком лезвия, а угол поворота на кончике лезвия больше, чем у корня лезвия. Очень важно установить лезвие турбинного ротора на турбинном диске. Тенон «в форме пищи»-это ротор современной газовой турбины. Он был точно обработан и спроектирован, чтобы гарантировать, что все фланцы могут равномерно нести нагрузку. Когда турбина стационарна, лезвие имеет тангенциальное движение в зубной канавке, а когда турбина вращается, корень лезвия затягивается до диска из -за центробежного эффекта. Материал рабочего колеса является важным фактором в обеспечении эффективности и надежности турбины. В первые дни деформированные высокотемпературные сплавы были использованы и изготовлены путем подготовки. Благодаря непрерывному развитию проектирования двигателя и технологии точного литья, лопасти турбины изменились от деформированных сплавов до полых, поликристаллических до монокристаллов, а теплостойкость лопастей была значительно улучшена. Основанные на никелевые суперплавление широко используются в производстве горячих частей авиационных двигателей из-за их превосходных высокотемпературных свойств. Следовательно, углубленные исследования инспекции и поддержания турбинных лопастей имеют большое значение для повышения безопасности эксплуатации двигателя и точной оценки морфологии повреждений и степени повреждения лопастей.

Режимы сбоя лезвий авиационного двигателя

Недостаток лезвия лезвия с низкой циклом

В реальной работе обычно возникает нелегкий перелом лезвий ротора с низким уровнем цикла, но при следующих трех условиях возникнет перелом усталости с низким циклом. Рисунок 1 представляет собой схематическую диаграмму перелома лезвия.

(1) Несмотря на то, что рабочее напряжение на опасном участке меньше прочности урожая материала, в опасном участке существуют большие локальные дефекты. В этой области, из-за существования дефектов, более крупная площадь поблизости превышает прочность на урожай материала, что приводит к большому количеству пластической деформации, что приводит к разрушению усталости низкого цикла.

(2) Из -за плохих конструктивных соображений рабочее стресс лезвия на опасном участке близок или превышает прочность урожая материала. Когда в опасной части возникнут дополнительные дефекты, лезвие будет подвергаться перелому усталости с низким циклом.

(3) Когда лезвие имеет ненормальные условия, такие как трепетание, резонанс и перегрев, общее значение его опасного участка превышает его силу урожая, что приводит к разрушению усталости низкого цикла лезвия. Перелом усталости с низким циклом в основном вызван причинами дизайна, и большая часть его происходит вокруг корня лезвия. В типичном переломе низкого цикла нет очевидной усталостной дуги.

Кручка лезвия резонанс

Высокий перелом усталости с высоким циклом относится к перелому, который возникает при крутящем резонансе лезвия, и имеет следующие репрезентативные характеристики:

(1) угловая капля происходит в узловом резонансном узле.

(2) При усталостной переломе лезвия можно увидеть очевидную кривую усталости, но кривая усталости очень тонкая.

(3) Перелом обычно начинается с задней части лезвия и простирается до бассейна Лезвия, а зона усталости занимает основную область поверхности перелома.

Существует две основные причины для утолочных трещин лезвия: одна - это крутой резонанс, а другая - обширная ржавчина на поверхности лезвия или воздействие внешней силы.

Усталость к лезвию высокой температуры и термическое повреждение.

Турбинные лезвия ротора работают в высокотемпературной среде и подвергаются изменениям температуры и переменными напряжениями, которые приводят к ползучести и усталости лопастей (см. Рисунок 2). Для высокой температурной усталости перелом лезвий необходимо выполнить следующие три условия:

(1) усталостный перелом лезвия в основном показывает характеристики межцентрального перелома.

(2) температура в месте перелома лезвия выше, чем температура ползучести материала ограничения;

(3) Место усталостного перелома лезвия может выдержать только центробежное растягивающее напряжение квадратной формы волны, что превышает предел ползучести или предел усталости при этой температуре.

Как правило, усталостный перелом лопастей ротора при высоких температурах чрезвычайно редки, но в реальном использовании утомляемый перелом, вызванный термическим повреждением ротора, является относительно распространенным явлением. Во время эксплуатации двигателя перегрев или перегорание компонентов из-за краткосрочной перегрева в ненормальных условиях труда называется перегревающим повреждением. При высоких температурах усталостные трещины склонны происходить в лезвиях. Усталостный перелом, вызванный высокотемпературным повреждением, имеет следующие основные характеристики:

(1) Положение разрушения обычно расположено в области самой высокой температуры лезвия, перпендикулярно оси лезвия.

(2) Перелом происходит от края входа в область источника, а его поперечное сечение темное и имеет высокую степень окисления. Поперечное сечение разгибания является относительно плоским, а цвет не такой темный, как область источника.

Технология ремонта сбоев лезвий самолетов

На борту Borescope Inspection

На борту Borescope инспекцию состоит в том, чтобы визуально осматривать лопасти турбины через зонд в коробке турбины двигателя. Эта технология не требует разборки двигателя и может быть завершена непосредственно на самолете, что удобно и быстро. Инспекция BoreScope может лучше обнаружить сжигание, коррозию и отсоединение турбинных лопастей, которые могут помочь понять и овладеть технологиями и здоровьем турбины, чтобы провести комплексную проверку лопастей турбины и обеспечить нормальную работу двигателя. На рисунке 3 показана проверка борескопа.

Предварительная очистка лечения перед проверкой в ​​мастерской по ремонту

Поверхность лопастей турбины покрыта отложениями после сжигания, покрытий и термических слоев коррозии, образованных в результате коррозии окисления высокой температуры. Осаждение углерода увеличит толщину стенки лопастей, вызывая изменения в исходном пути воздушного потока, тем самым снижая эффективность турбины; Тепловая коррозия уменьшит механические свойства лопастей; И из -за наличия углеродных отложений повреждение поверхности лезвия скрывается, что затрудняет обнаружение. Поэтому перед мониторингом и ремонтом лопастей углеродные отложения должны быть очищены.

Тестирование целостности лезвия

В прошлом «жесткие» измерительные инструменты, такие как угловые датчики и суппорты, использовались для обнаружения диаметра лезвия авиационных двигателей. Этот метод прост, но на него легко влиять человеческие помехи и имеет такие дефекты, как низкая точность и медленная скорость обнаружения. Впоследствии, основываясь на машине измерения координат, было записано приложение для автоматического управления микрокомпьютером, и была разработана система измерения для геометрических размеров лезвия. Автоматическое обнаружение лезвия и сравнения его со стандартной формой лезвия, результаты тестирования ошибок автоматически даются для определения доступности лезвия и необходимого метода технического обслуживания. Хотя координатные инструменты измерения различных производителей имеют различия в конкретных технологиях, они имеют следующие общие черты: высокий уровень автоматизации, быстрое обнаружение, обычно одно лезвие может быть обнаружен за 1 минуту и ​​обладает хорошими возможностями расширения. Изменив стандартную базу данных формы лезвия, могут быть обнаружены различные типы лезвий. На рисунке 4 показан тест на целостность.

Техническое обслуживание лезвий самолета

Технологическая технология термического распыления

Тепловая технология распыления состоит в том, чтобы сжигать волокна или порошкообразные материалы до расплавленного состояния, дальнейшее распыление их, а затем наносит их на детали или подложки для распыления.

(1) Устойчивые к износу покрытия

Устойчивые к износу покрытия, такие как покрытия на основе кобальта, никелевой и вольфрамовой карбиды, широко используются в деталях самолета, чтобы уменьшить трение, вызванные вибрацией, скольжением, столкновением, трениями и другими трениями во время работы авиационных двигателей, тем самым улучшая производительность и срок службы.

(2) Теплостойкие покрытия

Чтобы увеличить тягу, современным авиационным двигателям необходимо повысить температуру до максимума турбины. Таким образом, эксплуатационная температура турбинных лопастей будет соответствующим образом возрастать. Хотя используются теплостойкие материалы, все еще трудно соответствовать требованиям использования. Результаты испытаний показывают, что нанесение термостойких покрытий на поверхность турбинных лопастей может улучшить теплостойкость деталей и избежать деформации и растрескивания деталей.

(3) Абрадаруемые покрытия

В современных авиационных двигателях турбина состоит из корпуса, состоящего из множества лопастей горизонтальной статора и лезвия ротора, закрепленного на диском. Чтобы повысить эффективность двигателя, расстояние между двумя компонентами статора и ротора должно быть уменьшено как можно больше. Этот разрыв включает в себя «зазор на кончике» между наконечником ротора и фиксированным внешним кольцом, а также «промежуток сцены» между каждой стадией ротора и корпусом. Чтобы уменьшить утечку воздуха, вызванную чрезмерным зазором, промежутки теоретически необходимы как можно больше, поскольку фактическая ошибка и ошибка установки производственных частей трудно достичь; Кроме того, при высокой температуре и высокой скорости колесо также будет перемещаться в продольном направлении, что приводит к радиальному росту лопастей. Из -за деформации изгиба, термического расширения и сокращения заготовки, распылительные покрытия используются для того, чтобы он обладал наименьшим сознательным зазором, то есть распылением различных покрытий на поверхности возле верхней части лезвия; Когда вращающиеся детали втираются по нему, покрытие будет производить жертвенный износ, тем самым уменьшая зазор до минимума. На рисунке 5 показана технология термического распыления.

Выстрелил

Технология Peening Shot использует высокоскоростные снаряды, чтобы повлиять на поверхность заготовки, создавая остаточное напряжение сжатия на поверхности заготовки и в определенной степени образуя укрепляющий материал для улучшения усталости продукта и снижения характеристик коррозии на напряжении материала. На рисунке 6 показан лезвие после выстрела.

(1) PEENCE

Технология Peening Dry Shot использует центробежную силу, чтобы сформировать слой укрепления поверхности с определенной толщиной на поверхности заготовки. Несмотря на то, что технология Peenge Dry Shoot имеет простое оборудование и высокую эффективность, у нее все еще есть такие проблемы, как загрязнение пыли, высокий шум и высокое потребление выстрела во время массового производства.

(2) Вода выстрела

Вода, выстрелив, имеет тот же механизм укрепления, что и сухой выстрел. Разница заключается в том, что он использует быстро движущиеся жидкие частицы вместо выстрела, тем самым уменьшая воздействие пыли на окружающую среду во время сухого выстрела, тем самым улучшая рабочую среду.

(3) Увеличение вращающейся пластины

Американская компания 3M разработала новый тип процесса укрепления Peening Shot. Его метод укрепления состоит в том, чтобы использовать вращающуюся пластину с выстрелом, чтобы непрерывно ударить металлическую поверхность на высокой скорости, образуя слой укрепления поверхности. По сравнению с выстрелом, он имеет преимущества простого оборудования, простого использования, высокой эффективности, экономики и долговечности. Укрепление вращающейся пластины означает, что когда высокоскоростный выстрел попадает в лезвие, поверхность лезвия будет быстро расширяться, что заставит его подвергаться пластической деформации на определенной глубине. Толщина деформационного слоя связана с силой удара снаряда и механическими свойствами материала заготовки и, как правило, может достигать 0. 12 до 0. 75 мм. Регулируя процесс мочи выстрела, может быть получена соответствующая толщина деформационного слоя. Под действием выстрела, когда пластическая деформация происходит на поверхности лезвия, соседняя подземная поверхность также деформируется. Однако, по сравнению с поверхностью, деформация подземной поверхности меньше. Не достигая точки урожайности, он все еще находится в стадии упругой деформации, поэтому неоднородная пластификация между поверхностью и нижним слоем неравномерна, что может вызвать остаточные изменения напряжения в материале после распыления. Результаты испытаний показывают, что на поверхности наблюдается остаточное напряжение сжатия на поверхности, и на определенной глубине на подповерхностном напряжении появляется растягивающее напряжение. Остаточное напряжение сжатия на поверхности в несколько раз больше, чем у подповерхностного. Это остаточное распределение напряжений очень полезно для улучшения силы усталости и коррозионной стойкости. Таким образом, технология Shot Peenge играет очень важную роль в продлении срока службы продуктов и улучшении качества продукции.

Ремонт покрытия

В авиационных двигателях многие передовые турбинные лопасти используют технологию покрытия для улучшения своих антиоксидических, антикоррозийных и износостойких свойств; Однако, поскольку лезвия будут повреждены в различных степени во время использования, они должны быть отремонтированы во время технического обслуживания лезвий, обычно путем снятия исходного покрытия, а затем применения нового слоя покрытия.