发动机压气机叶片故障分析与修理(航空机电设备维修)

#图1-5压气机的工作叶片外形图1-叶身；2-榫头为了满足气动和强度的要求，压气机工作叶片的叶身一般都由适应亚声速或超声速工作的叶片型面，按一定的扭向规律及型面重心分布规律，沿叶高重叠而成。为了减少重量，叶尖的弦长要比根部的窄，厚度要比根部薄。叶片的叶身沿叶高是扭转的。这是因为压气机各半径处进气速度（即）是基本不变的，而转子的周向线速度是沿半径变化的。为使各半径处气流攻角一致（较小，近于），则各半径处叶片的弦线方向不能相同，所以，叶片必须沿叶高扭转。在叶根其安装角最大，在叶尖安装角最小。另外从加工量（u均匀的要求来说，叶尖，圆周线速度大，扭速要小；叶根，小，要大。所以，叶片从叶根到叶尖扭转角度也应该是不一样的。较长的叶片在叶身中部常常带有一个减振凸台，作用是为了避免发生危险的共振或颤振。装配好后凸台连成一环状，彼此制约，以增加刚性，改变叶片的固有频率，降低叶片根部的的弯曲扭矩应力。（）榫头工作叶片榫头的形式有燕尾式，销钉式和枞树式。由于振动而损坏，是压气机的常见故障，为此在榫头结构设计时，要保证叶片在轮盘上的固定具有适宜的刚性，避免在发动机常用的转速范围内出现危险的共振。榫头的形状和尺寸要避免存在过大的应力集中，榫头应便于安装，以保证叶片的修理和更换。叶片榫头必须槽向固定，防止叶片在气体力和离心力的槽向分力作用下在槽向内移动，保证压气机的可靠工作，保持整个转子的平衡。整流叶片整流叶片型面简单，数量多。在铸造的分机匣内，由于机匣壁较厚，整流叶片可用各种形式的榫头直接固定在机匣内壁机械加工成的环形槽内。它与机匣联接要保证可靠传力、定位和足够刚性，整流叶片与内环的联接良好的定位、密封和热补偿。2口气机叶片的故障概述及故障模式压气机叶片的故障概述叶片是航空发动机中重要的零件之一，由于功能的关系，其所处的工作环境极为严峻。受到较高的离心负荷、气动负荷、高温和大气温差负荷以及振动的交变负荷等，使叶片容易产生故障。压气机叶片还受发动机进气道外来物的冲击、受风沙、潮湿的侵蚀；这都使叶片的故障大大增多。航空发动机中，叶片故障又占有相当大的比率，据统计震动故障率占发动机中总故障率的％以上，而叶片故障又占振动故障的％以上。其中，叶片故障中，压气机叶片故障又占％以上。叶片的故障和故障模式随不同的工作环境影响不同。压气机叶片的故障模式外物损伤及其故障模式叶片受外来物冲击而导致的损伤成为外物损伤。外物损伤也可以扩展为环境损伤，其故障模式有：外来物打伤导致的压痕、滑道、调快、挠曲、变形和裂纹等；环境影响导致的麻点、腐蚀、剥落和表面积尘等。这些故障模式往往成为叶片挠曲、断裂等重大故障的初因。较严重的叶片损伤故障也会使叶片报废。从近代航空发动机的故障统计中，压气机一级叶片受外物冲击而导致叶片断裂的故障屡有发生，而且多次发生机毁人亡的飞行事故。因此，为确保发动机的安全工作，叶片都要进行整机的环境冲击试验。例如投鸟、投冰等试验，以考核其强度。强度不足及其故障模式叶片强度不足故障是指工作时叶片某一断面（或部位）的应力超过材料的断裂应力而导致的损伤。这种故障多数是因为设计时的强度余度不足，受瞬间冲击载荷作用或者叶片截面内部留有残缺的隐患所造成。如叶片材料不良、工艺缺陷和环境影响等因素。强度不足的故障模式有：挠曲、变形、裂纹和断裂等。发动机中纯属强度不足造成的断裂故障损伤现象发生的并不多，但一旦发生叶片断裂其故障后果十分严重的。高周疲劳损伤及其故障模式叶片高周疲劳损伤即通常所说的应力疲劳损伤。其疲劳损伤取决于两个条件，即叶片的疲劳应力水平和叶片的应力循环次数。他是由于叶片处于共振条件的交变（疲劳）应力。压气机叶片一般在循环次数〖0 〖0间损坏；涡轮叶片受高温燃气流作用，一般在〖0 〖0间损坏。这当然要取决于叶片振动应力水平的高低，应力高，循环次数自然降低。叶片高周疲劳的断口一般有三个区域组成，即疲劳源区、疲劳形成区疲劳扩展和撕裂区（强度不足）。对于高周疲劳的损伤，其端口表面比较光滑，撕裂区呈现强度不足而断面比较粗糙。从疲劳弧可以很清楚地看到其疲劳现象的形成和发展过程。叶片的高周疲劳断裂部位多位于叶片的最大应力截面，叶片的最大应力截面与振型有关。对于一阶弯曲振动最大应力近根部，断口走向与叶片节线相一致。高阶弯曲振动随阶次增高，最大应力截面向叶尖上移，其断口走向通常也是一条直线。对于扭转振型与复合振型，其最大应力截面积也随振型不同而不同。对于高阶振型，最大应力截面积也随阶次的增高向叶尖上移，其断口走向是先平后翘。因此研究叶片断裂与断口走向，都可以判断叶片何种振型的振动故障。低周疲劳损伤及其故障形式叶片低周疲劳损伤也就是大应变疲劳损伤。由于应力水平比较高，其损伤的循环次数比较低，一般循环次数<0如果叶片频率在 左右，叶片也就会在几秒钟或十几秒之内断裂，其危险性十分严重。低周疲劳损伤它主要由气动力特性在特定的条件下与叶片发生耦合所确定。叶片的低周疲劳损伤，其断口特征往往也有三个区域，裂纹的扩展区和形成区交织在一起，疲劳弧线比较粗糙，疲劳条带间距较大，表面粗糙。这与高周疲劳断口有明显的不同。低周疲劳故障模式通常也表现为裂纹和断裂。总之，叶片振动故障也发生是发动机中属于多发性的具有极大危险程度的故障，其发作机理有时是比较复杂的，排故的方法也是多种多样的，是从事于发动机研究、设计、生产和维护者们应注意的问题。3涡喷七发动机压气机二级叶片掉块故障二级叶片叶尖掉块故障，属于高阶振型疲劳损伤现象，其改进的方案之一，是苏联改型加厚的叶片（型叶片）,以代替原型叶片。加厚叶片各阶固有频率都有所提高，避开了主要的共振转速。故障现象二级原型叶片的叶尖掉块，主要发生在叶尖进气边缘处，有的裂纹，有的断裂，如图所示。叶片裂纹自边缘朝水平方向向内延伸，转以°斜角向叶尖部发展，直到断裂。断口呈高周疲劳特性，从断口特征与走向，可初步判定为高阶振型引起的共振疲劳。图3-1叶片断裂部位图故障叶片的分布自年到 年间出厂使用的发动机，其二级叶片的断裂情况，如表所示表3-1叶片断裂情况统计表类型检修时间故障叶片数备注乙掉块南宁乙掉块宁波掉块某师掉块故障特点（）掉块故障均出现在外场使用的发动机上。（服役的发动机出现掉块故障的机率很小，但大多数出现在返修后的发动机上。（）故障发动机，仅有一片叶片掉块，最多出现二片。（）叶片断口具有明显的疲劳特征，疲劳源区有的叶片进气边，有的在叶片顶端。（）故障叶片进气边或顶端大都存在着冲刷，冲击，压痕，腐蚀等细小缺陷，且同级所有叶片皆有次缺陷。实验研究叶片静频率测量

对原型叶片与型叶片，皆取五片应用共振法侧取了叶片前七阶振型频率值，如表和所示表3-2原型叶片前七阶振型值 单位Hz叶片号平均值表3-32c型叶片前七阶振频值 单位Hz叶片号平均值3.2.2叶片振动应力测量采用贴应变片法，测取叶片振动应力以及确定最大应力位置与方向。叶片的铁片位置与点数，如图 所示。其所测定的最大应力点与部位如表所示。从振动应力测试中看出，二扭振型最大振动应力位于前缘叶尖 处，与故障叶片断裂部位相吻合。故障部位应力值判断取四个机种的二级叶片各一片作为试件，在试件的故障部位贴四个应变片，叶背中部叶根处各贴一应变片供核实应力用。实验时，保持振动台激振能量一定，变更激振频率，测取各点振动应力值，如表所示。

图3-2应变片贴片部位 (a)叶口(b)叶背表3-4叶片上最大应力与次大应力部位点表3-4叶片上最大应力与次大应力部位点最大应力点次大应力点备注振型贴片号主应力方向e叶片位置贴片号主应力方向e叶片位置最大应力％与关系故障叶背中部后缘不大叶背中部后缘前缘不大后缘前缘上中部不大叶盆中部不大复合前缘叶尖后缘后缘有关表3-5各阶振型最大振动应力值振型测定应力6max测不清与参考应力比，%故障部位不在不在不在不在待查振型

可见除高阶振型测取不清外，其余四个低阶振型，其故障部位的最大应力水平都不高，不能导致叶尖部位断裂。所以可排除四个振型为故障原因。梁氏振动台上的疲劳试验为进一步研究叶片断裂部位和进行叶片故障再现，应用梁氏振动台激振进行叶片疲劳实测。测试频段范围较窄，仅有 0测试结果，一弯、二弯和一扭三阶振型，其最大应力部位都不能与故障部位相吻合。仅在上述试验中，存在两种类同二扭振型，一个前角振型，一个后角振型。两种振型的频率十分接近，如图所示。估计这种振型叶尖应力比较大，且与故障叶片断口相吻合。由此可初步判断，叶片可能为二扭振型的疲劳损伤。图3-3图3-3叶片振型图3.2.5疲劳极限与疲劳寿命试验(a)前角振型 (b)后角振型在梁式振动台上，采用升降法对叶片进行小样本的疲劳断裂和疲劳极限试验，其结果测得二级叶片的疲劳极限应力6_i采用小样板等效加速疲劳寿命试验，其结果示于表 中。该试验是应用电磁式疲劳试 电磁式疲劳试 一一据疲劳试验结果，绘制了叶片曲线，和带有置信度％，可高度为9的曲线，图3-4二级叶片S-N及P-S-N曲线表3-6二级叶片振动疲劳应力值与循环次数值（试验值）叶片号双振幅，振动应力k'cm2时间次数 5断裂部位背进进注：表中仅取部分叶片数据列表图中。经换算得知，二级叶片的疲劳极限值6.i。该值与应列表图中。经换算得知，二级叶片的疲劳极限值6.i。该值与应用升降法作得的极限值几乎完全一致。口口金相检查下面对故障叶片的断口和疲劳试验故障再现叶片的断口进行分析。故障叶片断口故障叶片断口为典型的疲劳断口，无宏观塑性变形和外物撞击痕迹，疲劳断口区约占％ %,撕裂区较小。疲劳源区是叶片进气边缘上肉眼可见的凹坑缺陷。其凹坑有两个，较大的一个与叶片表面连通，另一个与表面不相连。源区的宏观形貌与微观形貌如图所示。这两个凹坑底部都可以看到粒状杂质，为钢中残余杂质。图3-5疲劳源区形貌 （a）宏观（b）微观断口疲劳区，大多数为高循环疲劳条带，表面细密，源区附近和晶界处有少量大应力条带。断口处还带有泥状花样，表明该叶片还经受过环境腐蚀和冲刷。故障叶片再现断口故障再现叶片断口与故障叶片相类似，不同之处在于源区在叶片尖顶端部有凹坑缺陷处，疲劳扩展区有较多不连续的大应力疲劳条带。经断口分析判断叶片属高周疲劳损伤断裂。叶片振动特性计算与分析为了解决叶片的振动固有特性，计算原型叶片和 型叶片的静频、动频、振型和振动应力分布等叶片的静动口计算采用八节点厚壳曲面超参元，对两种叶片进行了静频和动频计算，其结果于和中。阶次频率转速Max 2 4 5表3-7原型叶片静、动频率值单位：Hz阶次频率转速0r'min4200r/min7805rmin8920rmin10035rmin11150min表3-82c型叶片静、动频率值单位：Hz可以看出型叶片各阶频率都较原始型叶片有所提高。其中二扭振型，静频率原始型叶片提高了％,在最大工作转速下，动频提高了近 ％。叶片振型、最大振动应力截面计算得知原型叶片前五阶振型和最大振动应力部位，如图所示。其最大应力部位列于表 中。

表3-9原型叶片口型与最大应力部位频次振型最大应力沿叶高部位备注5767kg：cm2背，进背，根进，进背排，进共振注：最大应力振动值相当于叶片振幅1mm时。图3-6振型和最大应力部位83图3-6振型和最大应力部位83叶片共振特性分析激振力频谱计算与分析叶片所受强迫振动的激振力，主要有转子的旋转、机械激振力和气体尾流激振力以及他做造成的谐波激振力等。旋转机械激振力，其频率为 总与转速的频率相同，频率较低但振动能量〔力幅〕较大，为叶片的主要振源。气体尾流激振力，其频率为 式中为结构系数，如支板数，导向叶片数目等。对于尾流激振力，当其结构物周向分布不均匀时将产生谐波振力其谐波阶次较多，力幅大小不等，形成具有较广泛频谱的激振，有时也构成叶片的危险共振。发动机一级整流叶片是二级叶片的尾流激振力，一级整流叶片，其中有五个加厚叶片按不等间隔排列，即为6 3 、和号位置，如图所示。由于该加厚叶片通道间压力与正常通道间压力不等而形成压力差（按正态分布）,就造成了谐波激振力。因此二级叶片不仅受有 的主激振力，还受有加厚叶片形成的谐波激振力的作用。此激振力力幅大小不等、频谱广，其中有些激振力幅较大的激振力可使叶片造成共振。

图3-7五片叶片加厚叶片分布位置我们对于五个加厚叶片的整流器进行谐波频谱分析，得知其中谐波系数为等激振力幅，仅次于的激振力幅，而正好构成叶片在最大转速下的二姐扭转共振，是造成叶片断裂的主要原因。1CWIH际共M牌共振特性分析依据二级叶片计算的固有振动特性和激振力频谱分析，可以做出原型叶片与型叶片的共振转速特性图，如图所示，该图也称为堪培尔图。从图中可以看出原型叶片的前五阶振型。在振力系数和时叶片在常用的转速下，将产生共振，即有四个共振转速，如表所示。图3-8叶片共振转速特性图可以看出，由于谐波激振力 将激起叶片、和的共振。其中和为两个过渡转速，不危险； 在最大转速下，由于最大转速更为发动机的常用转速，所以危险度大。同时也可以看出叶片还将受的激振在慢车转速下共振，也构成较大的危险度。所以叶片在二扭振型，在发动机全转速范围内，出现慢车和最大转速两个助共振点。其中的激振力幅较大，是叶片振动应力较大； 激振力虽不如的大，但它是最大转速下共振叶片所受的振动应力时间比较长，也是不利的。表3-10二级叶片共振状态号共振斗转速叶片激振力备注r1m状态振型频率，性质原型一导危险一导谐一般一导谐一般m一导谐危险型m一导危险一导谐一般一导谐一般*为发动机过渡转速从共振转速分析中，可判定二级叶片在慢车和最大转速下将产生二扭共振。因为叶片本身型面和制造公差的关系，叶片二扭固有频率值具有一定的分散度。其中有的叶片产生共振，有的叶片不产生共振。从共振图中可以看出，改变型叶片各阶固有频率都相应提高，受激振力和谐波激振力的作用，在发动机转速范围内仅有三个共振点，如表所示，这三个共振点都是过渡转速，不危险。而对型叶片二阶扭转振型的动频率，由于增高近,不论与或与在慢车和最大转速下都不发生共振，可见型叶片相应的排除了原型叶片的共振。经计算得知，如果叶片二扭共振时的最大振动应力，略大于疲劳极限应力6_i时，叶片断裂所需要的时间为相当于 m一小时多一点。根据某型发动机外场飞行转速谱统计，在个寿命工作小时期间，发动机使用慢车转速时间约占6左右，最大转速约占2余小时。总共为左右，这时间远大于叶片共振时间，也就是说叶片发生共振，其破损时间在一个寿命期间以内。叶片颤振发作计算与分析型发动机原型压气机一级叶片，曾多次出现叶片颤振和颤振断裂故障，这是因为气动力学设计不佳造成的结果。那么二级叶片是否也会出现由于气弹失稳造成的颤振现象？叶尖掉块与弯挠是否与颤振有关？这些都是值得研究的问题。为此，我们对原型和二级型叶片进行颤振发作的计算和评估。利用三维结构有限元和二维气动有限差法，建立了叶片振动运动方程按特征值求解，判断叶片的稳定与非稳定性，即叶片的不颤和颤振。计算得出叶片马赫数与攻角变化的颤振边界图，从而判断叶片在确定马赫数下起颤的攻角或确定攻角下起颤的马赫数等。计算采用的叶片特征截面图为沿叶高的5此值比较保守。图为二级原型叶片的马赫数与攻角变化的颤振边界区。对于二级叶片进口马赫数在范围内，叶片也要发生颤振，其进气攻角a>°°。一般二级叶片在正常工作其动力性能作用下在叶片叶高处其攻角很难大于a值叶片也不会出现颤振。图3-90002c型叶片Ma与i颤口边界图图又示出二级型叶片的马赫数与攻角变化的颤振边界区。对于二级 型叶片进口马赫数在 范围内，叶片颤振发作攻角比原型叶片要增大，即a>° °,这说明 型更不容易发生颤振。从总的分析看出， 原型与型叶片在正常情况下，叶片进气攻角都不会大于。故不会发生气弹失稳的颤振现象。排故措施与方案从上述分析中得知，叶片叶尖掉块故障，主要是叶片在慢车转速和最大转速工况下叶片产生二扭共振。其激振源为一级整流叶片在和谐波的激振频率与二扭共振，而不是叶片气弹失稳颤振故障。因此，叶片排故方案与措施，一是叶片调频，一是改变激振力频率，使之避开共振。叶片调频叶片调频可以增加叶片频率或减少叶片频率的方法避开共振。从共振转速图中看出，原型叶片以提高二扭频率为佳。增加的频率范围，即可达到要求。叶片增加频率,相当于 ，可避开共振点。此时叶片频率相当于型二扭频率。增加频率的方法是增加叶片根部几个截面的厚度，期增加厚度的多少，通过计算来确定。采用先进的 型叶片，可以避开共振。改变激振力频率或减弱激振力能量()改变发动机转速以改变激振力频率，其频率变化显著，但不易实现。()改变一级整流器的数量，对增加或减少，其激振频率变化亦显著，但结构上不易实现。()减弱 谐振频率的激振能量，其方法有：调换加厚叶片的位置：调换加厚叶片与相邻叶片的位置，最佳方案为f位，f位，其激振力幅可以减半，效果显著，但结构上改动有一定困难。增加一片加厚叶片：如果原五片加厚叶片不变，在其它位置上增加一片加厚叶片，最佳方案为2或号位上，其激振力幅将减弱以上，这其中尤以号位最佳。此方案可使一级整流改变不大，加之与叶片调频配合将获得更好的排故效果。同时改装两个加厚叶片：原五个加厚叶片位置不变，在同时改装两个加厚叶片，从 种排列组合中，仅有种可以使 的激振力幅下降以上。这其中最佳方案为：和位，力幅下降 8和位力幅下降8和位，力幅下降。这三种方案都不会引起其它阶次的共振。3.8结论二级叶片叶尖弯挠和掉块故障，是由于叶片产生二阶扭转振型的共振导致高周疲劳损伤。不属于叶片气弹失稳的颤振现象。叶片出现二阶扭转振型时，叶尖靠近叶片进、排气边缘都为最大振动应力区，进气边为近叶高处，排气边为近叶高处。由于是扭转振动，裂纹走向都是由横向向内再转往纵向扩展，形成。斜倾裂纹与断口。这与叶片故障再现实验现象相吻合，由此证明叶片为二扭共振疲劳损伤。造成叶片共振的主要原因，是一级整流叶栅所形成的气体尾流激振。整流叶片个数 使二级叶片在慢车转速下出现二扭共振。整流器有五个加速叶片造成的谐波激振力 ，使叶片在最大转速下出现二扭共振。 激振力的力幅较大。慢车时气流压力差总值小于最大转速时的压差， 时力幅虽然近似等于 力幅的但因最大转速 力幅很大， 力幅相应的也较大。叶片二扭共振的高周疲劳损伤，需要满足两个条件：叶片应具有一定的真懂得振动应力振幅和叶片具有一定的循环次数(或一定的循环时间)。根据叶片的疲劳试验得知，叶片的疲劳极限应力值为6_i 。如果叶片产生共振疲劳损伤，其共振的最大振动应力幅应不小于疲劳极限应力。所以在疲劳极限应力所对应的的循环次数7下，叶片断裂所需的时间约为余分钟如果振动应力大于极限应力，叶片断裂所需的循环次数与时间还要减少。又根据 某型发动机外场使用的转速谱统计，在一个翻修寿命 期间内，发动机使用慢车转速与最大转速共计约 ，而叶片断裂约，因而叶片断裂是在发动机的一个翻修期间以内。叶片共振必定是激振频率与固有频率相等。而同一级转子叶片由于本身几何形状、工艺制造和根部固持紧度不同，叶片同一振型的固有频率具有一定的分散度，所以同级叶片不可能全部达成共振。这是少数叶片出现故障的原因之一。排除叶片共振的最佳方法。采取提高频率的调频叶片：采用加厚的型叶片代替，可避开共振。

一级整流器：采用增加一个或同时增加两个加厚叶片的方案，可以有效地减少激振力幅达 5其中要选择最佳的安装部位，还应不要引起其他阶次的共振。4WP-7发动机压气机二级整流叶片裂纹故障故障情况年国产 发动机首批六台在外场使用到首翻期 返厂修理。为掌握使用后情况，该厂对六台发动机进行详细了解，经荧光和着色检查发现，六台中有二台低压压气机二级整流叶片叶盆产生纵向裂纹，与此同时工厂注意对在修理中的台苏制发动机进行检查，也发现二台二级整流叶片裂纹，裂纹情况如图所示。 图4T裂纹情况后来修理厂对二级整 口裂纹位置尺寸为 11片裂纹裂纹叶片平均值）流叶片裂纹故障继续统计到 年末，国产发动机又发现二台，苏制发动机又发现三台。现将九台发动机工作时间，二级整流叶片裂纹情况列于下表中。表4-1裂纹统计表产国发动机号工作时间裂纹叶片数中国XXXX *XXXX *XXXXXXXX2537片片片片苏联XXXXX *XXXXX *XXXXXXXXXXXXXXX片片片片片*为1970年12月发现的金相检查二级整流叶片材料是 模锻件。淬火温度为土0。在普通箱式电炉加热 .保温 ，油冷。回火温度为 ℃在普通的箱式电热炉加热 ,空冷，硬度为 。二级整流叶片裂纹规律性很强，均发生在叶盆WV截面处，距排气边平均约为 ，如图所示。图中叶片为自叶片上端锯掉，叶片断口为典

型的疲劳性断口，疲劳源在腐蚀坑处，见图裂纹为穿晶界，见图检查两片裂纹的深度为 未发现材料冶金缺陷，化学成分除磷偏高（规定W 0实际是）外，其它均合格。动应力试验动应力试验是将被测叶片按原发现的叶片裂纹位置装配并在叶片裂纹方向垂直方向上贴有应变片，如图 所示。由于是整流叶片，可以将寻找故障原因的原型叶片和排骨的改进行叶片试验件一起装焊到第二级整流器上，在发动机台架上开车试验，以寻找原叶片危险振动应力、振动频率和相应的发动机工作转速。在发动机常用转速范围内，不允许叶片有规律性危险振动。改进件就是要达到这种要求。图4-2裂纹部位图图4-2裂纹部位图图4-3疲劳源图4-4穿晶裂纹图图4-4穿晶裂纹图4-5贴片图动应力试验贴有应变片试验（）原型叶片：寻找故障原因。

()改进叶片：采取最简单最容易最实现的办法，对叶片各截面型面作不同程度的增厚，以增加叶片刚性，改进方案有：I方案：单面最大增厚改变叶片自振频率，试图避开共振。其见图所示。图4-61方案叶片截面原型改变叶片自振频率，试图避开共振。其见图所示。图4-61方案叶片截面原型改型C单增C单增IIImWVW皿单位：mm图4-7图4-7增加焊点方案说明：以单面增厚值作为原始型面，尺寸公差对原始型面而言进排气边缘5mm长度上增厚值应不小于表中值，以保证进口气边缘圆滑转接在叶片下安装板增加焊点：在两片原型叶片第一次应力试验取得结果的基础上，对该两片原型叶片的下安装板将原有两个焊点增加到四个焊点，如图 所示。试图增加刚性，提高叶片自振频率，避开共振，以解决外场使用寿命期满的发动机修理问题。动应力实验结果分析动应力实验结果见表由于在整流叶片上叶盆根部空间很小又呈凹面，贴面条件太差，故叶盆点未贴，点贴片也不牢固，测得数据少，但也可作为对比参考用。叶背贴片条件比较好，测得数据比较多。在叶片振动时，从背、盆同时测得数据看，叶盆振动应力大于叶背6叶盆心( )6叶背，由此可推断出叶盆实际振动应力比表中列出的要大得多。此外还可看出：原型叶片在 i标i "mn时，出现共振，振动频率在 范围，应力在 °将原型叶片下安装板有两个焊点增加到四个焊点，没有改变二级整流叶的自振频率，仍在 i标i *min时，出现共振，振动频率为 范围，应力在 ，增加焊点的办法没有效果。

改进叶片I方案（单方面最大增厚 ）实验结果表明，自振频率提高了，共振转速亦相应提高至 1标1 ~/mn8振动频率在范围，应力在 4此方案未能排除叶片共振。II方案（单面最大增厚 ）m实验结果表明，由于叶片刚性增加显著，叶片自振频率增加较多，此时共振转速以提高到100.3%4标（11183厂m2,振动频率为 ，振动应力已降至 排除振动故障效果比较明显。可在此方案基础上将叶片型面由简单的均匀增厚改为叶型最大厚度增加后按照一定的叶型（例如叶型）造型的办法来改进叶片设计，使自振频率提高更多，共振转速更远离工作转速，彻底解决叶片振动裂纹故障。表4-2动应力实验结果说明：转速数据为台架转速表的读数，有误差。振动应力幅值由电子示波器荧光屏上直接量取然后通过标定计算而得。表中表4-2动应力实验结果说明：转速数据为台架转速表的读数，有误差。振动应力幅值由电子示波器荧光屏上直接量取然后通过标定计算而得。表中K值为：K=60fR1n=11150i 1标共振特性分析二级整流叶片的激振源，主要来源于二级转子叶片的燃气尾流激振，二级转子叶片为片，激振频率，在最大转速时为f=KQ该激振频率与整流叶片固有频率相接近，使叶片产生共振，导致疲劳断裂。结果分析早在年代初制 发动机资料时，二级整流叶片设计图纸规定材料为 的模锻件，但从工艺资料上发现，原来是采用铸件。从原来选材上看，一级整流叶片（五片空心叶片除外）和三级整流叶片至今仍是 铸件，二级整流叶片选用铸件是合乎逻辑的。据分析，是该苏机在使用中发生过叶片裂纹故障，最简单易行的办法是改用好的材料并将铸件改为模锻件。但是，但这样的更改没有从叶片产生裂纹的根本原因区解决，因此，叶片裂纹也就得不到最终排除。通过动应力试验表明，二级整流叶片裂纹是由于其上装有片的二级转子叶片尾迹激振与叶片本身的自振频率相合拍引起共振所致，振动应力又相当大，发动机在外场实际使用中其气流进口流畅远比地面台架要不均匀得多这样的激振能量会大大增加，叶片所产生的振动应力远比地面台架实验要大得多。材料强度和韧性都比较好，但耐腐蚀能力差，在沿海地区使用，容易产生红色斑点腐蚀。如果这些腐蚀坑在叶片振动应力区附近就形成了薄弱环节，称为疲劳源，裂纹就从此处开始发生发展。裂纹多数没有裂透，只有个别的裂透的。但是，即使叶片裂纹如此之多（最多的一台裂纹块，该级为片），也有个别裂透的，但从没有发现叶片裂纹发展到掉块现象。这是由于叶片随着裂纹发生和发展而伴随着自身自振频率相应发生变化，频率下降，于是裂纹叶片自振频率与激振力频率由合拍共振逐渐相脱离，于是振幅逐渐减小，振动应力逐渐下降，叶片裂纹发展越来越慢。这就是二级整流叶片只发生裂纹未发生掉块现象的原因。改进及效果参照苏“”发动机的二级整流叶片更改了设计，型叶片尺寸见图各叶型截面最大厚度想对原型叶片都有比较大的增加（ IVV截面增加 1弦长相对原型叶片缩短较多（ IVV截面缩短）,这样使叶片自振频率提高很多，大大远离发动机全部工作转速范围内二级转子叶片尾迹可能产生的共振。

图4-82c型叶片尺寸图截面图4-82c型叶片尺寸图截面原型改进CCIIImWVW皿皿单位：mm更改后的二级整流叶