涡喷发动机压气机转子叶片的故障分析及研究
毕业设计论文：涡轮叶片断裂故障的分析与预防措施[管理资料]
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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。
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（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。
涡扇发动机常见故障及维修探讨
涡扇发动机常见故障及维修探讨涡扇发动机常见故障及维修探讨涡扇发动机是现代喷气式飞机上广泛使用的一种发动机类型，其具有高效、可靠、安全等优点，但由于其复杂的结构和工作原理，也存在着一些常见的故障问题。
本文将对涡扇发动机的常见故障及维修进行探讨。
一、涡扇发动机的基本结构和工作原理1. 涡扇发动机的基本结构涡扇发动机由压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管等组成。
其中，压气机负责将进气空气加压送入燃烧室中，在燃烧室中与燃料混合并点火燃烧，产生高温高压气体；高压涡轮和低压涡轮通过共同驱动同轴转子使其旋转，从而驱动压气机和飞行器前进。
2. 涡扇发动机的工作原理当飞行器起飞时，空气通过进气道进入压气机中进行加压，然后经过燃烧室中的燃料进行燃烧，产生高温高压气体。
这些气体通过高压涡轮和低压涡轮的驱动下，进入喷管中喷出，从而产生向后的推力，推动飞行器向前飞行。
二、涡扇发动机常见故障及维修1. 压气机叶片损坏由于压气机叶片长期工作在高温、高压、高速的环境下，容易出现叶片变形、裂纹和脱落等问题。
这些问题会导致发动机输出功率下降、油耗增加、噪音变大等问题。
维修方法：对于轻微损坏的叶片可以采用局部修复或更换单个叶片的方法进行维修；对于严重损坏的叶片需要更换整个压气机模块。
2. 燃烧室故障燃烧室是涡扇发动机中最容易出现故障的部件之一。
由于长期工作在高温、高压和腐蚀性较强的环境下，容易出现裂纹、变形和腐蚀等问题，导致燃烧室内部的气流不稳定，影响发动机的工作效率。
维修方法：对于轻微损坏的燃烧室可以采用局部修复或更换单个零件的方法进行维修；对于严重损坏的燃烧室需要更换整个模块。
3. 涡轮故障涡扇发动机中的涡轮是一个非常重要的部件，其负责驱动压气机和喷管等部件。
由于长期工作在高温、高压、高速和振动等恶劣环境下，容易出现裂纹、脱落、变形和磨损等问题。
维修方法：对于轻微损坏的涡轮可以采用局部修复或更换单个零件的方法进行维修；对于严重损坏的涡轮需要更换整个模块。
航空发动机涡轮叶片失效机理及寿命预测方法研究
航空发动机涡轮叶片失效机理及寿命预测方法研究航空发动机的涡轮叶片是发动机中最关键的部件之一，其失效会对飞机的安全和运行造成极大影响，因此对其机理和寿命预测方法的研究备受关注。
本文将介绍航空发动机涡轮叶片的失效机理和常见的寿命预测方法。
一、涡轮叶片的失效机理航空涡轮叶片的失效主要包括以下三种类型：疲劳失效、热疲劳失效和腐蚀失效。
1.疲劳失效涡轮叶片在高速转动下，受到来自气流和高温高压气体的冲击和剪切作用，同时由于叶片受到往返和扭转径向载荷的交替作用，因此容易发生疲劳失效。
该失效类型的表现为叶片出现微裂纹，随着工作时间的推移，裂纹逐渐扩展，最终导致叶片断裂。
2.热疲劳失效涡轮叶片在高温环境下长时间运转，受到高温气体的冲击和热膨胀作用，导致叶片出现变形、裂纹等热疲劳失效。
该失效类型的表现为叶片出现裂纹和变形，直至叶片失效。
3.腐蚀失效涡轮叶片长期处于高温高压的气体环境中，易受到氧化、硫化等氧化失效和盐雾腐蚀等腐蚀失效的影响。
该失效类型的表现为叶片表面出现腐蚀、锈蚀，严重时会导致叶片断裂。
二、涡轮叶片的寿命预测方法根据涡轮叶片失效机理的不同，涡轮叶片的寿命预测方法也有所不同。
常用的预测方法主要包括以下几种：1.基于金相显微组织的寿命预测方法该方法根据材料的组织和疲劳裂纹扩展规律，通过金相显微组织的形态、尺寸、密度等参数来预测涡轮叶片的剩余寿命。
该方法适用范围广，可以用于预测各种类型的涡轮叶片失效机理。
2.基于损伤累积理论的寿命预测方法该方法将涡轮叶片的疲劳损伤、热膨胀损伤、腐蚀损伤等损伤组合起来进行分析计算，得出涡轮叶片的总损伤值。
通过对总损伤值进行监控和计算，可以预测涡轮叶片的寿命。
3.基于有限元分析的寿命预测方法该方法利用有限元分析技术对涡轮叶片的疲劳、热膨胀、腐蚀等失效机理进行数值模拟，在计算出叶片的应力、变形、温度等参数之后，通过建立预测模型进行寿命预测。
该方法计算精度较高，适用于更为复杂的涡轮叶片失效机理。
涡轮叶片常见故障分析与修理技术
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。
航空发动机压气机叶片检修技术
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
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。
航空发动机涡轮叶片失效分析与评估
航空发动机涡轮叶片失效分析与评估航空发动机的涡轮叶片是关键的组成部分，其质量和可靠性直接影响飞机的性能和安全。
因此，对涡轮叶片失效进行分析与评估至关重要。
本文将从失效原因、失效分析方法以及评估措施等方面进行探讨。
一、失效原因涡轮叶片失效可以由多种原因引起，下面列举了一些常见的失效原因：1. 疲劳断裂：由于长期受到循环载荷的作用，涡轮叶片会发生疲劳断裂，导致叶片失效。
2. 热腐蚀：高温环境下，涡轮叶片会受到氧化和腐蚀的影响，逐渐失去材料的强度和形状稳定性。
3. 过热变形：在高温运行条件下，涡轮叶片可能会由于过渡区域温度过高，导致叶片变形或扭曲失效。
4. 引气失效：由于引气部件的故障或设计不当，空气流动异常，造成叶片受到不正常的载荷，导致失效。
5. 疲劳腐蚀裂纹：在高温、高腐蚀环境下，涡轮叶片可能同时受到疲劳和腐蚀的作用，导致裂纹的生成和扩展。
二、失效分析方法为了准确分析涡轮叶片失效的原因，通常采用以下方法进行研究：1. 金相分析：通过金相分析，可以观察到叶片内部的组织结构、晶界和缺陷，判断是否存在材料缺陷或应力集中等问题。
2. 热分析：利用热分析技术，如差热分析（DSC）和热重分析（TGA），可以研究涡轮叶片在高温环境下的热稳定性和热腐蚀性能。
3. 腐蚀分析：通过化学腐蚀试验和电化学测试，可以评估涡轮叶片在腐蚀环境下的耐蚀性和腐蚀速率。
4. 超声波检测：利用超声波检测技术，可以对叶片内部存在的裂纹、夹杂物和松动部分进行无损检测，确定可能存在的缺陷。
5. 仿真模拟：采用有限元分析和流体动力学模拟等数值模拟方法，对涡轮叶片在实际工作条件下的应力、温度分布进行模拟分析，预测叶片的寿命和失效形式。
三、评估措施针对涡轮叶片失效的原因和分析结果，可以采取以下评估措施：1. 材料选择与优化：针对不同工作条件和失效类型，选择合适的高温合金材料，并通过优化材料结构和热处理工艺等方式，提高叶片的抗疲劳和抗腐蚀能力。
2. 检测与监测：建立完善的涡轮叶片检测和监测系统，及时发现叶片的缺陷和异常情况，进行预防性维修和更换。
航空发动机压气机结构和故障分析
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的故障分析
故障分析结论
通过上述分析可得出如下结论：
1一级涡轮工作叶片从伸根处疲劳断裂,断裂的叶片飞出后打坏后面的涡轮工作叶片和导向叶片,导致发动机失效;
2一级涡轮工作叶片疲劳断裂的原因是伸根处存在大应力区,并且在大应力区存在不应有的冶金铸造缺陷和工艺污染;正是这些在大应力区内的缺陷和污染成为疲劳源,并萌生裂纹,裂纹迅速扩展导致叶片折断;
为了在短时间内提高叶片的使用寿命和寿命期内的可靠性,针对叶片伸根段局部应力过大问题,对叶片进行了局部改进设计,降低了伸根段的应力;经过试验器试验和长期试车考核,证明改进后的叶片寿命有所提高;局部改进设计后的叶片寿命为1500小时/1500次循环;
第三阶段
为彻底克服叶片伸根受力不合理的状况,进一步提高叶片质量和可靠性,延长叶片使用寿命,决定研制全新叶片;新叶片研制的设计原则是：保证与原叶片能够互换,采用成熟的工艺方法早日实现生产;新叶片设计时采用大型三维有限元计算程序对叶片进行了应力和振动计算,计算表明,新研制叶片的应力水平较原叶片有较大幅度的降低,彻底消除了原叶片伸根存在大应力区问题;在试验器上进行的对比试验证明,新设计叶片的伸根寿命比原叶片有大幅提高;通过台架试车考核验证,新叶片的寿命已达到2000小时/2000次热循环;
叶片加工误差对压气机性能影响研究综述
Chinese Journal of Turbomachinery Vol.66，2024,No.2Summary of Research on the Influence of Blade MachiningErrors on Compressor Performance *Wei-peng Lei 1Hong-zhou Fan 1Jian-hua Yong 2Xin Shu 2（1.School of Energy and Power Engineering,Xi'an Jiaotong University;2.Shengu Group Co.,Ltd.）Abstract：Impeller blades inevitably experience errors during actual machining,which can lead to performance differences between actual and theoretical design.This article studies the impact of different types of errors on compressor performance based on the manufacturing errors of impeller blade profile and roughness.Firstly,analyze the impact of different contour deviation forms on compressor performance,and explore various research methods,such as uncertainty analysis and low-speed simulation,to achieve a true judgment of the impact of manufacturing errors on compressor performance.Point out the contour manufacturing errors,and pay special attention to the impact of the leading edge of the blade on compressor performance.Secondly,the surface roughness error of blades needs to be determined based on the actual design situation and processing cost to determine the accuracy range of surface roughness.Taking into account various influencing factors,error compensation techniques are consciously used during the design process to reduce the impact of manufacturing errors on compressor performance.Keywords：Compressor;Manufacturing Error;Profile Tolerance;Roughness;Error Compensation摘要：叶轮叶片在实际加工过程中会难免出现误差，从而导致实际叶轮与理论设计叶轮产生性能差异。
航空发动机压气机整流导向叶片裂纹故障分析
航空发动机压气机整流导向叶片裂纹故障分析摘要：社会经济高速发展，我国的航空事业也取得了较大的进步。
在航空飞行过程中，航空发动机是主要的检测维修对象，做好航空发动机的维修工作是航空事业能够得到良好发展的重要保障。
而孔探技术在航空发动机的维修工作中是最为主要的一项检测技术，受到了航空发动机维修领域的重视。
本文就针对航空发动机维修中孔探技术的应用进行了简要的分析。
关键词：航空发动机；压气机整流导向叶片；裂纹故障引言通常发动机压气机、涡轮转子等转动部件属于故障率高、危害度较大的部件，多年来成为人们关注的重点。
而压气机整流导向叶片（以下简称导向叶片）属于静止部件，故障发生率和故障分析相对较少，而在压气机试验和发动机实际使用中，导向叶片的失效也是常见的，一旦发生失效，对发动机的正常运行与使用也会造成较严重的影响。
所以，对导向叶片发生的故障有必要进行深入分析，对保证发动机安全可靠的工作具有重要的意义。
航空发动机压气机个别导向叶片在没有达到规定的寿命期限之前，因发动机翻修或故检过程中发现叶片在叶盆靠近叶根部位出现裂纹，经分析认为，该裂纹的产生与应力集中等因素有关。
1、工艺分析一般的叶片是通过叶身型面和榫头内侧面来确定基准，以便于叶片的锻造成形、测量以及加工，而该叶片只有叶身，缺少榫头进行纵向定位，因此在锻造过程中叶片纵向尺寸误差较大，且测量不便，后续加工困难。
该叶片叶身型面复杂，横截面面积分布不均匀，其中最大截面的面积与最小截面的面积相差近1倍，且叶身型面无序扭转，在锻造过程中易因金属流动过快而导致折叠问题。
叶片叶身纵向存在曲线波动，且波动幅度较大，在锻造过程中圆形坯料易因振动而产生滚动，从而导致局部未充满的问题发生。
该叶片的另一特点就是叶身边缘处较薄，锻造过程冷却速度较快，在切毛边时易出现切裂。
2、航空发动机的常见故障类型2.1、高压涡轮故障分析高压涡轮在收到高温或者高压的影响时，可能会出现不同状况的损伤。
尤其是高压涡轮导向器叶片，在高压涡轮导向器工作区域内，温度最高，很容易受到燃烧不均匀以及喷油不均匀等情况的影响。
发动机压气转子叶片断裂失效分析
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。
带叶冠的航空发动机涡轮叶片失效分析
2019.14科学技术创新 -1 -带叶冠的航空发动机涡轮叶片失效分析郎达学行峰涛（中国航发湖南动力机械研究所，中小型航空发动机叶轮机械湖南省重点实验室，湖南株洲412002）摘 要：为了解决带叶冠的涡轮叶片的失效问题，通过断口分析、强度计算分析了失效原因，并通过动应力试验及失效模拟试验进行了验证。
结果表明，动力涡轮叶片失效的原因是尺寸不合格、叶冠附近最大应力处应力过大。
减小叶身的渗铝层厚度，消除 了渗层微裂纹的隐患。
通过结构改进、提高制造精度等措施，有效降低了叶片的应力，符合了发动机对叶片的使用要求，可见叶片 失效的问题得到了解决。
关键词：叶片；失效；强度分析;动应力试验Abstract : B ased on the results of fracture analysis and strength analysis, the reason of the shrouded turbine blade failurehas obtained, then verified by vibration stress test and failure simulation experiment. The results show that the reasons of the shrouded turbine blade failure are unqualified size and excessive maximum stress near the shroud. By reducing the thickness ofaluminized layer, the hidden danger of micro crack in the aluminized layer is eliminated. The stress is reduced by improving thestructure and manufacturing precision, which meets the requirements for the use of the engine blades, and the failure problem of blade, is solved.Key words : Blade ; Failure ; Strength analysis ; Vibration stress test中图分类号:TH117,V23文献标识码：A文章编号:2096-4390(2019)14-0001 -03涡轮叶片是航空发动机的关键零件之一，其在工作状态下不仅要承受离心载荷和热负荷等稳态载荷作用,还要承受气动 载荷的交变载荷作用，致使涡轮叶片一直是发动机中故障率最 高的构件之一叫为了提高涡轮性能，改善叶片的振动特性，延长使用寿命目前航空发动机涡轮叶片大量采用带冠设计3»某航空发动机的动力涡轮一级转子叶片（下文简称叶片）在交付使 用前通过了多台整机全寿命考核，对其中1台发动机进行挖潜试验过程中,超过设计寿命20%后出现整圈叶片沿根部失效的 现象。
涡轮发动机结构之压气机—转子结构特点
回顾：压气机的组成部件
回顾：压气机的组成部件
轮盘 转子轴
叶片
转子主要由轮盘、转轴和叶片组成
任务
对照压气机转子结构图，说 出压气机转子结构特点
一 级与级之间的特点对比 二 级与级之间的连接方式
一 级与级之间结构特点对比
叶片大小 逐级变小 叶片数目逐级增多
一 级与级之间结构特点对比
混合式转子:
长螺栓连接
二 级与级之间连接方式 • 盘鼓式转子特点
不可拆卸式:
盘鼓式转子 可拆卸式:
混合式转子: 级间兼用焊接和长螺栓连接，部分可拆部分不可拆
二 级与级之间连接方式 • 盘鼓式转子特点
小组比赛 1.找出图中所示转子用什么连接方式？ 2.在涡喷6实物上找出其转子用什么连接
CFM56高压转子
等外径压气机（F404低压压气机）
一 级与级之间结构特点对比
• 气流环形通道逐级减小
CFM56-5C高压压气机等内径
思考 不同通道形式的优缺点？
一 级与级之间结构特点对比
圆周速度大、做功 量大，但后级叶片 太短、效率降低
气流环形通道形式
圆周速度小、做功 量小，但后级叶片 效率效率较高
兼容等外径和等内径优点
Wp7高压转子图
混合式转子:
销钉
二 级与级之间连接方式
• 盘鼓式转子特点
不可拆卸式: 转子和鼓盘之间采用销钉和焊接两种方法，装配后
无法进行无损分解
盘鼓式转子 可拆焊卸接式:
CFM56高压转子
混合式转子:
二 级与级之间连接方式
• 盘鼓式转子特点
不可拆卸式:
盘鼓式转子
短螺栓连接
可拆卸式:
采用螺栓、拉杆连接，装配以后可以根据使用和维修 的需要再进行无损分解的转子称为可拆卸转子
毕业论文-航空发动机涡轮叶片失效分析—歼10飞机涡轮叶片故障分析及维修
张家界航空工业职业技术学院毕业设计——歼10飞机涡轮叶片故障分析及维修指导老师：陈娜专业：航空机电设备维修班级：083542姓名：冯婷目录1.涡轮转子叶片结构特点 (3)2.叶片的工作条件 (4)3.涡轮转子叶片受力分析 (5)3.1叶片自身质量产生的离心力 (5)3.2作用在叶片上的弯曲应力 (6)3.3热应力 (6)3.4振动应力 (7)4.转子叶片的振动类型及其特征 (7)4.1转子叶片的震动分类与基本振型 (7)4.1.1尾流激振 (8)4.1.2颤振 (8)4.1.3随机振动 (8)5.叶片的失效模式 (8)5.1叶片的低周疲劳断裂失效 (9)5.2叶片扭转共振疲劳断裂失效 (10)5.3叶片的弯曲振动疲劳断裂失效 (10)5.4转子叶片的高温疲劳与热损伤疲劳断裂失效 (10)5.5转子叶片微动疲劳断裂失效 (11)5.6叶片腐蚀损伤疲劳断裂失效 (12)6.涡轮叶片失效的诊断技术 (13)6.1机上孔探检测 (13)6.2修理车间检测前的预清洗处理 (13)6.3叶片完整性检测 (13)6.4无损检测 (14)7.修理技术要求和修复方法 (14)7.1补焊材料选择 (14)7.2叶片叶尖裂纹补焊修复 (14)7.3结论 (15)8.提高涡轮叶片强度的几种措施 (16)8.1合理选材 (17)8.2改进工艺 (17)8.2.1锻、铸造工艺 (17)8.2.2机械加工工艺 (17)8.3表面强化 (18)8.4表面防护 (18)8.5合理维护和使用 (18)9.自我总结 (19)航空发动机涡轮叶片失效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。
为了提高发动机的推重比，叶片设计时常采用比强度高的新材料；采用先进复杂的冷却结构及工艺；降低工作裕度等措施来实现。
因此，研究涡轮叶片失效分析对提高发动机工作安全及正确评估叶片的损伤形式和损伤程度有重要意义。
涡轴发动机燃气涡轮叶片热腐蚀机理分析与改进
装备环境工程第20卷第12期·26·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年12月涡轴发动机燃气涡轮叶片热腐蚀机理分析与改进叶飞，况侨，李军，滕官宏伟（陆装驻株洲地区航空军代室，湖南 株洲 412000）摘要：目的提高航空发动机燃气涡轮工作叶片的结构完整性、安全性和可靠性。
方法以某型涡轴发动机燃气涡轮转子叶片热腐蚀案例为研究对象，详细阐述热腐蚀下燃气涡轮转子叶片的结构破坏形式，分析发生热腐蚀部位的分布规律。
通过冶金分析方法，研究燃气涡轮转子叶片的热腐蚀-疲劳失效形式。
结果燃气涡轮叶片高摩擦系数的区域在高温燃气的冲刷效应以及热盐腐蚀的作用下，发生表面涂层腐蚀剥落。
涂层腐蚀剥落部分的叶片合金基体受到高温燃气的氧化与侵蚀后，形成了热腐蚀坑。
腐蚀坑表面的凹凸处出现应力集中，并萌生裂纹，最终引起叶片疲劳断裂。
结论探究了典型腐蚀性物质对燃气涡轮转子叶片的耐高温涂层与镍基合金基体侵蚀与氧化的化学本质，最后针对燃气涡轮转子叶片热腐蚀问题提出了改进建议，可对防范航空涡轴发动机热腐蚀问题提供有益参考。
关键词：涡轴发动机；涡轮叶片；热腐蚀；疲劳失效；机理分析；改进建议中图分类号：TG171 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)12-0026-09DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.12.004Hot Corrosion Analysis and Improvement of Gas Turbine RotorBlades of Turboshaft EnginesYE Fei, KUANG Qiao, LI Jun, TENG Guan-hong-wei(Zhuzhou Regional Aviation Military Office, Hunan Zhuzhou 412000, China)ABSTRACT: In order to improve the structural integrity, safety, and reliability of the working blades of aviation engine gas turbines. This paper studied the hot corrosion-fatigue failure mechanisms of gas turbine rotor blades, including the structural failure mode, the distribution law of corrosion pits, as well as the erosion and oxidation mechanisms of thermal barrier coating and blade superalloy. The results showed that the surface coating corrosion spalling occurred in the high friction coefficient area of the gas turbine blade under the action of high temperature gas scour effect and hot salt corrosion. The corrosion pit was formed after the blade alloy substrate of the spalling part of the coating was oxidized and eroded by high temperature gas. The protrusions or depressions on the surface of corrosion pits caused stress concentration, which accelerated the initiation of fatigue cracks and finally lead to fatigue fracture of blades. The chemical nature of corrosion and oxidation of high temperature resistant coating and nickel-based alloy matrix on gas turbine rotor blades caused by typical corrosive substances is investigated. Finally, suggestions for improving the thermal corrosion of gas turbine rotor blades are put forward, which can provide useful reference收稿日期：2023-10-23；修订日期：2023-11-17Received：2023-10-23；Revised：2023-11-17引文格式：叶飞, 况侨, 李军, 等. 涡轴发动机燃气涡轮叶片热腐蚀机理分析与改进[J]. 装备环境工程, 2023, 20(12): 26-34.YE Fei, KUANG Qiao, LI Jun, et al. Hot Corrosion Analysis and Improvement of Gas Turbine Rotor Blades of Turboshaft Engines[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(12): 26-34.第20卷 第12期 叶飞，等：涡轴发动机燃气涡轮叶片热腐蚀机理分析与改进 ·27·for preventing the thermal corrosion of aviation turboshaft engines.KEY WORDS: turboshaft engine; turbine blade; hot corrosion; fatigue failure; mechanism analysis; improvement measures航空发动机主要热端部件燃气涡轮的工作叶片不仅要承受高速旋转时的离心力、气动力、振动负荷，还可能因燃烧室出口温度场不均匀而出现热应力、热变形、热腐蚀等特殊问题[1-2]。
航空发动机涡扇叶片故障检测与诊断
航空发动机涡扇叶片故障检测与诊断随着航空业的快速发展，航空发动机作为飞行器的主要动力装置，其性能和质量也越来越受重视。
而在航空发动机中，涡扇叶片是扇盘发动机的主要构成部分之一，其性能的稳定和可靠性对于航班的安全运行至关重要。
然而，由于涡扇叶片处于高温、高压、高速等恶劣的工况环境下运行，很容易导致叶片的疲劳、腐蚀、裂纹等故障，因此航空业对于涡扇叶片故障的检测和诊断也越来越重视。
本文将从航空发动机涡扇叶片的结构、故障类型和检测方法等方面进行分析，探讨如何有效地检测和诊断涡扇叶片的故障。
一、涡扇叶片的结构与工作原理涡扇叶片是扇盘发动机的重要组成部分之一，通常由根部、翼型、平台、翼角、前缘、后缘和腹板等组成。
涡扇叶片的作用是将气流加速，并将气流转化为飞行器的推进力。
其最大特点是其具有高耐久性、热稳定性等特点，能够在极端高温高压环境下稳定运行。
二、涡扇叶片故障的类型涡扇叶片的故障类型主要包括疲劳、腐蚀、裂纹等。
其中，疲劳是由于长期的循环载荷和变形下产生的裂纹。
而腐蚀则是由于高温、振动和腐蚀性物质等因素导致叶片表面产生腐蚀、粘连和剥落等现象。
其次，裂纹则是由于载荷作用下，长时间的裂纹扩展使叶片的使用寿命缩短。
三、涡扇叶片故障检测的方法1、无损检测法无损检测法是目前广泛应用的一种检测方法，主要是通过扫描、X光检测、超声波检测、涡流检测等技术，对叶片表面和内部进行检测。
其中，超声波检测技术是应用最普遍的方法，其原理是利用超声波在固体材料中的传播来对材料进行检测。
2、摄像机检测法此检测法主要是通过高清摄像机来检测叶片表面的裂痕、腐蚀以及其他疑似故障。
此检测方法不需要拆卸整个发动机，可以通过透过发动机盖进行检测，也可在特定地方安装专用摄像机进行检测。
3、血液检测法血液检测法是目前比较先进的涡扇叶片故障检测方法之一。
此方法通过收集叶片表面的微小颗粒，类似于血液固定的原理，这些颗粒包含故障部位的微小物质和裂纹片段的特定标志物。
航空发动机涡轮转子叶片失效原因分析
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。
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涡喷发动机压气机转子叶片的故障分析及研究
作者：何凤平， 张鹏峰， 邵锦文， He Fengping， Zhang Pengfeng， Shao Jinwen
作者单位：何凤平,张鹏峰,He Fengping,Zhang Pengfeng(海军驻中国航天科工集团第三研究院军事代表室,北京,100074)， 邵锦文,Shao Jinwen(中国航天科工集团第三研究院31所,北京
,100074)
刊名：
战术导弹技术
英文刊名：TACTICAL MISSILE TECHNOLOGY
年，卷(期)：2007(4)
被引用次数：1次
1.宋兆泓航空燃气涡轮发动机强度设计 1988
2.陈佐一流体激振 1998
3.施法中CAGD & NURBS 1994
4.刘雄伟数控加工理论与编程技术 1996
5.邵锦文;张振家弹用发动机CAD/CAM的研究 1997
6.周盛叶轮机气动弹性力学引论 1989
1.王红建.贺尔铭.余仕侠.Wang Hongjian.He Erming.Yu Shixia自适应摄动法在失谐叶盘受迫振动分析中的应用[期刊论文]-应用力学学报2007,24(1)
2.孙有田.田义宏.邵锦文.Sun Youtian.Tian Yihong.Shao Jinwen低雷诺数弯曲叶片流场数值模拟研究[期刊论文]-战术导弹技术2007(4)
3.邵锦文.张振家.冯国泰.刘振德发动机转子叶片断裂故障的解决方法[期刊论文]-航天制造技术2002(6)
4.徐志刚.张栋航空发动机第三级压气机叶片断裂分析[期刊论文]-电子显微学报2004,23(4)
5.黄爱萍.彭建.张溯某型发动机压气机叶片振动特性及错频技术研究[会议论文]-2005
6.徐鉴非对称非线性耦合系统振动局部化和模态分岔[会议论文]-2000
7.陈金波拉杆组合式多级叶盘的固有特性及振动局部化问题研究[学位论文]2011
8.李凤明.胡超.黄文虎失谐周期结构中弹性波与振动的局部化[期刊论文]-力学与实践2003,25(3)
9.王红建.贺尔铭.余仕侠.Wang Hongjian.He Erming.Yu Shixia一种可预测全耦合失谐叶盘受迫响应的误差修正方法[期刊论文]-西北工业大学学报2005,23(6)
10.王艾伦.黄飞.WANG Ai-lun.HUANG Fei裂纹叶片分布对失谐叶盘结构振动特性的影响[期刊论文]-振动与冲击2011,30(4)
1.陈予恕.张华彪航空发动机整机动力学研究进展与展望[期刊论文]-航空学报 2011(8)
本文链接：/Periodical_zsddjs200704005.aspx。