谈航空发动机的首翻期寿命问题

谈航空发动机的首翻期寿命问题
我国自行研制的某型航空发动机，经过十多年的探索，已完成了论证、方案阶段，现已开始
工程研制，并完成了飞行前规定试验(PFRT)，已有x x台发动机装上飞机进行飞行试验，即
将进入设计定型(QT)阶段。空军对该新机提出了首次翻修期(简称首翻期)的寿命要求，这是
过去我国航空发动机研制进程中尚未碰到过的新问题。新研制的发动机，怎样定义翻修寿命。
如何进行寿命管理是研制新机后阶段必须研究解决的重要环节之一，笔者根据以往研制工作
中所了解的情况及国外的资料，对此提出一些建议，供领导和同行研究参考。
一、国外航空发动机的先进寿命管理方法
美国在发动机寿命管理工作上，花费了大量的人力和资金，调查多种发动机在外场使用中
的故障，总结了飞机在使用飞行中载荷变化对发动机寿命的影响，并于1984年制订了发功机
寿命管理规定：
研制单位应提供数据库、发动机监视装置和故障分析方法，以便空军能够开展需要的寿命
管理工作，并要求包括修订的强度和寿命分析，结构维修计划，实际使用任务记录，包括单台发
动机记录在内的关键件跟踪系统。
为了做好发动机寿命管理上作，还要求对发动机零部件进行寿命管理：要求制订一份零部
件的结构维修计划；记录建立发动机使用用法，任务循环所需要的参数；向飞机数据记录系统
提供发动机信号；每台发动机必须装有记录发动机零件结构限制参数的计数器；并制定一份关
键零件跟踪计划等科学规定。这些规定以断裂力学与损伤容限寿命设计为依据，是较先进的
寿命管理方法。
二、航空发动机寿命管理的演变过程
航空发动机的寿命管理随着科技的发展，经历了早期初级方法到近代较为科学的发展过
程。我国空军向研制单位提出某新机的首翻期为x x x小时，是沿用了我国在50年代仿制前
苏联老机种的寿命管理方法提出来的。它是以材料静强度设计为依据，以规定发动机的翻修
寿命、翻修次数来规定发功机的总寿命，以整机试车和领先使用的方法来确定发动机的寿命。
70年代以后．前苏联逐渐取消了用持久试车来定总使用寿命和翻修时限的概念，代之以使用
的主要零部件寿命，以工作小时和循环次数来表示发动机寿命；或根据使用条件同时规定使用
时限和循环次数，两者只要一个达到规定值，该零部件和整机就算达到总寿命。我国购买的法
国阿赫耶(wz—8)发动机所规定的寿命，就属此例。
我国80年代研制的发动机，昔采用上述定寿方法，还不具备条件。我国研制的发动机，贯彻
国军标

(GJB24l一87涡喷涡扇发动机通用规范，它是以美国MIL—E一5007D通用规范为蓝
本编制的。规范要求从材料、零部件到整机，按不同要求、不同的部件设计任务循环与零部件
和整机的试验验证相结合的方法，进行发动机结构强度设计和寿命管理。但是，当初制订新机
研制经费计划时，没有预先安排发动机寿命管理的研制费用，也没有考虑为寿命管理计划做技
术准备。因而，发动机的寿命管理方法就需要根据我国现实条件寻找可以借鉴的先例，使此工
作少走弯路。
三、可借鉴英国斯贝MK202发动机的寿命管理方法
我国于70年代中期从英国罗·罗公司购买了斯贝MK202发动机生产专利，据该公司提
供的资料得知该发动机的寿命管理与美国70年代初规定的方法相类似，水平也相当。斯贝
MK202发动机定寿延寿的原则主要是：寿命设计以循环疲劳与持久/蠕变理论为依据，采用以
零部件设计任务循环与整机和零部件试验验证相结合的方法，并通过部队领先使用来确定发
动机的翻修寿命。
罗·罗公司向用户(空军)要求共同制定包括领先使用(fleet leader)发动机在内的飞行试验
计划。所谓“领先使用”是根据需要指定少量发动机在使用时间上领先，以鉴别发动机在飞机
上随使用时间的增加而出现的技术状况的变化，并进行跟踪检查鉴定，结合地面试验情况，视
情确定翻修寿命。
罗·罗公司制订的首翻期寿命的步骤如下：
1)新研制的发动机通过150小时定型持久试车后，从中抽取部队领先使用，暂先定使用翻修寿命为150小时。
2)从领先使用到150小时翻修寿命的发动机中抽回第l台和第2台，将两台发动机返回
研制单位，用第1台发动机做详细分解检查，用第2台发动机在试车台上进行规定小时的试车
后，进行大件分解检查。如这两台发动机末发现异常故障，则将在部队领先使用的发动机，首
翻期寿命延长到300小时，并将第2台发动机返回部队，继续参加领先使用。
3)在部队领先使用到300小时的发动机中抽取第3台和第4台，返回研制单位，用第3台
作详细分解检查，用第4台发动机在试车台做规定小时的试车，及大件分解。如发现有故漳，
则立即排除故障，修改设计，再行试车，按照发动机故障排除程序进行工作、发更改单、更换故
障件。将在部队领先使用的发动机首翻期延长到450小时，将第4台发动机更换故障件后退
回部队，继续参加领先使用，依此每次延寿为150小时。
4)照此做法，直到发现故障。若难以及时排除故障，则降低150小时翻修寿命，作为该型
发动机的首翻期寿命。最后该机首翻期寿命定为850小时，同时发动机经

过领先使用后
制新机有了成熟期，提高了可靠性。
以上的数据是根据该机种的情况而定的，延寿时间应根据具体条件来确定。
1)发动机的寿命管理是我国发动机研制中出现的新问题，请总公司领导向总参、国防科工
委上级领导请示，并与空军领导研究，如何开展好这项工作。
2)由于寿命管理所需经费，在过去研制经费计划中并未被包括进去。当务之急是补作寿
命管理经费计划报批，以便不延误发动机寿命管理工作的开展，发动机设计定型创造条件。
3)为了得到新发动机的首翻朗寿命，应制订包括发动机领先使用在内的寿命管理计划。
除了经费需要落实外，研制单位需要做大量的技术准备工作，更需要空军在外场领先使用的配
合安排，改进维护制度，提高维护水平。故建议与空军共同制订新发动机的寿命管理计划，及
时安排发动机领先使用，共同来实施这项计划。
上述发动机寿命管理方法，虽然是国外70年代的旧方法，但这与我国当前技术和管理水
平很相近，经过努力，很有成功的希望，待打下基础后，再上先进的全寿命管理的台阶就有可
能。
发表日期：1996年12月