航空发动机涡轮叶片

摘要

摘要

本论文着重论述了涡轮叶片的故障分析。首先引见了涡轮叶片的一些根本常识；对涡轮叶片的结构特点和工作特点进行了详尽的论述，为进一步分析涡轮叶片故障做铺垫。接着对涡轮叶片的系统故障与故障形式作了阐明，涡轮叶片的故障形式主要分为裂纹故障和折断两大类，通过图表的形式来阐述观点和得出结论；然后罗列出了一些实例（某型发动机和涡轮工作叶片裂纹故障、涡轮工作叶片折断故障）对叶片的故障作了详细剖析。最后通过分析和研究，举出了一些对故障的预防措施和排除故障的方法。

关键词：涡轮叶片论述，涡轮叶片故障及其故障类型，故障现象，故障原因，排除方法

ABSTRACT

ABSTRACT

This paper emphatically discusses the failure analysis of turbine blade.First introduced some basic knowledge of turbine blades;The structure characteristics and working characteristics of turbine blade were described in she wants,for the further analysis of turbine blade failure Then the failure and failure mode of turbine blades;Turbine blade failure form mainly divided into two major categories of crack fault and broken,Through the graph form to illustrate ideas and draw conclusions ;Then lists some examples(WJ5 swine and turbine engine blade crack fault,turbine blade folding section)has made the detailed analysis of the blade.Through the analysis and research,finally give the preventive measures for faults and troubleshooting methods.

Key words: The turbine blades is discussed，turbine blade fault and failure type，The fault phenomenon，fault caus，Elimination method

目录

目录

第1章涡轮叶片及其故障模式 (1)

1.1涡轮叶片的简述 (1)

1.1.1涡轮的工作叶片 (1)

1.1.2导向叶片 (2)

1.2涡轮叶片的故障类型 (3)

1.2.1涡轮叶片常见故障 (3)

第2章某型发动机以及涡轮工作叶片折断故障 (5)

2.1故障现象 (5)

2.2故障原因分析 (5)

2.2.1发动机分解检查 (5)

2.2.2理化分析 (6)

2.2.3台架动应力测试 (8)

2.2.4结构应力计算分析 (8)

2.3故障分析结论 (9)

2.4防止涡轮叶片断裂的措施 (9)

2.4.1发动机设计制造方面防止涡轮叶片折断的措施 (10)

2.4.2飞行使用中防止涡轮叶片断裂的措施 (10)

第3章涡轮工作叶片裂纹故障 (13)

3.1故障现象 (13)

3.2故障原因分析 (13)

3.2.1叶片叶尖裂纹状态 (14)

ABSTRACT

3.2.2裂纹形成及发展特征 (17)

3.3故障分析结论 (20)

3.4叶片纵向裂纹故障的修理方法 (20)

3.5排故措施与效果 (26)

第4章结束语 (28)

参考文献 (29)

谢辞 (30)

附录 (31)

外文文献 (33)

第1章涡轮叶片及其故障模式

第1章涡轮叶片及其故障模式

1.1涡轮叶片的简述

一般将转子叶片称作工作叶片，将静子叶片称作导向叶片。导向叶片位于工作叶片前方，在燃烧室中爆发的高温高压燃气流经导向器叶片时会被整流且在收敛管道中将局部压力能转换为动能，而后加速,最终产生一个角度而更加有效地撞击下一列转子叶片。转子叶片转动带动压气机部件工作，提供压气机进一步对气体做功的能量。

1.1.1涡轮的工作叶片

叶身与榫头属于工作叶片的两大部分。

(1)工作叶片的叶身

气动力较大是由于涡轮级中的转换能量较大，即折转较大，气流速度较大，故涡轮叶片叶型剖面曲率大，叶身厚，并且沿着叶高的截面变化也相对明显。在

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叶尖部分（包括叶身顶端与上部）常常有一些特殊构造，如叶顶戴冠能提高刚性并建立阻尼，起减振作用，叶片叶尖有“切角”来达到修频效果等。

(2)榫头

涡轮工作叶片的榫头一般都是枞形的。因为这种榫头具有材料利用率高、重量轻、强度高、对热应力不敏感等优点，更适合于高温高负荷的工作条件。但它的缺点是：对加工精度要求高，成本高，榫槽内热应力大。

为了改善应力分布，在叶身和榫头之间设一段伸根，伸根上有冷却空气的进口。

由于涡轮工作温度高，所以材料选用耐高温的镍基合金，重量比较重。由于同样的原因，在涡轮叶片还要采取冷却措施，特别是第一级高压涡轮叶片通常是中空的，叶身内部是迷宫式的冷却空气通道，采用对流、气膜、冲击等冷却技术降低工作叶片温度。

1.1.2导向叶片

涡轮部件中温度最高和承受热冲击最猛烈的零件当属导向叶片，它对材料的要求为：

（1）在高温下有高的抗氧化和抗热腐蚀的能力，由于它工作温度很高，这一