某型航空发动机的涡轮整体叶盘设计
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头 榫槽 连接 方式 ， 整 体 叶盘 具 有 ： 减轻转子重量 ； 避 免榫 头 、 榫槽 连接 处 的气 体 逸 漏 ， 提高效率 ； 避 免 榫
而保 证 叶盘 的强 度 。根 据 可 能 破 坏 形 式 ， 叶 盘 强度
设 计需 要考 虑 的主要 内容 有 ＿ ３ Ｊ ： ａ ） 叶盘静 强度 设计 ； ｂ ） 叶盘持久 静 强度设 计 ；
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ａ ｅ ｒ ｏ—ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ， ｂ ｌ ｉ ｓ ｋ， ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
０ 引 言
整体 叶盘 是 将 叶 片 与 叶 盘 制 成 一 体 的 整 体 结
构 。 目前 国内航空 发 动机 的涡 轮部件 整体 叶盘多 应
ｅ ） 蠕 变损 伤 ， 导 致 叶盘破 裂 。
２ 选 材 分 析
根据 发动 机 的设 计 参 数 ， 该 叶 盘 最 高工 作 温 度
１ 叶盘 设 计 需 考 虑 的 主 要 问题
叶盘 作为航 空 发 动 机 中的一 个 关 键 零 件 ， 长 期
约９ ７ ０ ｏ Ｃ， 设 计转 速为 ３ ８ ５ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 盘 坯直 径 ２ ４ ５
ｂ ） 叶盘 子午截 面 破裂 ；
・
１ ４・
观 弋 以’ Ｉ Ｍ ‰ ｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｍ ａ ｃ ｈ 眄
ｍ ｍ， 寿命 要 求大 于 １ ０ ０ ０次 循 环 。 目前 用 于 涡 轮 整
处 在 高转 速 、 高负荷 和 高温 的环境 下 ， 承受 着热 载荷
和机 械载 荷 的共 同作 用 ， 易 发 生 各 种 形式 的失 效 破
体叶盘 的材 料 主要 有 ： Ｋ ４ １ ８ Ｂ、 Ｋ ４ ２ ４ 、 Ｋ ４ １ ７ Ｇ 以 及 Ｋ ４ ４ ７ Ａ合金 ， 这 些合 金 的承 温 能力 见表 １ ， 相 关性 能 见 图 １一 图 ３ 。可 以 看 出 ， 与 其 他 合 金 相 比，
叶盘 设 计
体 叶盘进行 了强度分析和寿命 评估 ， 同时对该叶盘进行 了强度试验验证 ， 为涡轮整体叶盘设计提供 了参考 。
关键词 ： 航 空发 动 机
中图分 类号 ： Ｖ ２ ３ ２ ． ３
文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ２— ６ ８ ８ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６— ０ ０ １ ４— ０ ５
坏， 它的寿命一直是发动机关键件中最短的 ， 其寿命 直接决定 了发动机的寿命。主要 的破坏形式有 ：
ａ ） 轮心 出现裂纹 ；
Ｋ ４ ４ ７ Ａ具有较高的承温能力、 高 的强度性能以及优
异 的持 久 性 能 。从 图 ３来 看 ， Ｋ ４ ４ ７ Ａ在 ７ ６ ０ ℃ 下 的 轴 向光 滑疲 劳 强 度 约 是 Ｋ ４ １ ８ Ｂ的 ２ ． ５倍 。结 合 该
以上 几种 为整 体 叶盘 常 见 的 破 坏形 式 ， 为 了 防
止 叶盘 出现破 坏 ， 提高 设计 安全 裕度 ， 在设 计初 期 必 须 对其各 种 可能 的破 坏 形 式 进 行 详 细设 计 分 析 ， 从
用于小型燃气涡轮发动机 ， 加工方式主要采用铸造
高 温合 金整 体精 铸成 型 。相对 于 叶片 和叶盘 采用 榫
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头、 榫槽 磨损 及微 动 磨 损 ， 增 加 发 动 机 的可靠 性 ； 结 构 简单 ， 减小 发 动 机 的零 件 数 等 优 点 ¨ Ｊ 。本 文 从 选材、 制 造 工艺 、 有 限元强 度校 核 以及试 验验 证 等对
整体 叶盘设 计进 行 了说 明 。
Ｃ ） 叶盘低 循环 和 持久 寿命设 计 ； ｄ ） 叶盘破 裂转 速 。
观 弋 锻 Ｉ Ｍ Ⅺ ｏ ｄቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｅ ｒ ｎ 删 Ｍ ａ ｃ 。 ｈ ｉ ｍ ｑ
某 型 航 空 发 动 机 的涡 轮 整 体 叶 盘 设 计
叶 炜
（ 中国航 发 动研 所 ， 湖南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ ２ ）
摘 要： 对航 空发动机 中涡轮整体 叶盘 的主要 失效模式和设计需要考虑的 强度 问题进行 了总结 ， 对 某型发动机 的整
ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ， ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ｉ ｓ ｋ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ． Ｉ ｔ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｂ ｌ ｉ ｓ ｋ ．
而保 证 叶盘 的强 度 。根 据 可 能 破 坏 形 式 ， 叶 盘 强度
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０ 引 言
整体 叶盘 是 将 叶 片 与 叶 盘 制 成 一 体 的 整 体 结
构 。 目前 国内航空 发 动机 的涡 轮部件 整体 叶盘多 应
ｅ ） 蠕 变损 伤 ， 导 致 叶盘破 裂 。
２ 选 材 分 析
根据 发动 机 的设 计 参 数 ， 该 叶 盘 最 高工 作 温 度
１ 叶盘 设 计 需 考 虑 的 主 要 问题
叶盘 作为航 空 发 动 机 中的一 个 关 键 零 件 ， 长 期
约９ ７ ０ ｏ Ｃ， 设 计转 速为 ３ ８ ５ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 盘 坯直 径 ２ ４ ５
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观 弋 以’ Ｉ Ｍ ‰ ｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｍ ａ ｃ ｈ 眄
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处 在 高转 速 、 高负荷 和 高温 的环境 下 ， 承受 着热 载荷
和机 械载 荷 的共 同作 用 ， 易 发 生 各 种 形式 的失 效 破
体叶盘 的材 料 主要 有 ： Ｋ ４ １ ８ Ｂ、 Ｋ ４ ２ ４ 、 Ｋ ４ １ ７ Ｇ 以 及 Ｋ ４ ４ ７ Ａ合金 ， 这 些合 金 的承 温 能力 见表 １ ， 相 关性 能 见 图 １一 图 ３ 。可 以 看 出 ， 与 其 他 合 金 相 比，
叶盘 设 计
体 叶盘进行 了强度分析和寿命 评估 ， 同时对该叶盘进行 了强度试验验证 ， 为涡轮整体叶盘设计提供 了参考 。
关键词 ： 航 空发 动 机
中图分 类号 ： Ｖ ２ ３ ２ ． ３
文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ２— ６ ８ ８ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６— ０ ０ １ ４— ０ ５
坏， 它的寿命一直是发动机关键件中最短的 ， 其寿命 直接决定 了发动机的寿命。主要 的破坏形式有 ：
ａ ） 轮心 出现裂纹 ；
Ｋ ４ ４ ７ Ａ具有较高的承温能力、 高 的强度性能以及优
异 的持 久 性 能 。从 图 ３来 看 ， Ｋ ４ ４ ７ Ａ在 ７ ６ ０ ℃ 下 的 轴 向光 滑疲 劳 强 度 约 是 Ｋ ４ １ ８ Ｂ的 ２ ． ５倍 。结 合 该
以上 几种 为整 体 叶盘 常 见 的 破 坏形 式 ， 为 了 防
止 叶盘 出现破 坏 ， 提高 设计 安全 裕度 ， 在设 计初 期 必 须 对其各 种 可能 的破 坏 形 式 进 行 详 细设 计 分 析 ， 从
用于小型燃气涡轮发动机 ， 加工方式主要采用铸造
高 温合 金整 体精 铸成 型 。相对 于 叶片 和叶盘 采用 榫
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Ｃ ） 叶盘低 循环 和 持久 寿命设 计 ； ｄ ） 叶盘破 裂转 速 。
观 弋 锻 Ｉ Ｍ Ⅺ ｏ ｄቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｅ ｒ ｎ 删 Ｍ ａ ｃ 。 ｈ ｉ ｍ ｑ
某 型 航 空 发 动 机 的涡 轮 整 体 叶 盘 设 计
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（ 中国航 发 动研 所 ， 湖南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ ２ ）
摘 要： 对航 空发动机 中涡轮整体 叶盘 的主要 失效模式和设计需要考虑的 强度 问题进行 了总结 ， 对 某型发动机 的整
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