课件：压气机段零部件的故检讲解

压气机段零部件的故障检查《航空发动机修理技术》航空维修工程学院压气机段零部件的检查航空燃气涡轮发动机的压气机段零部件较多，检验通常包括压气机进口导向叶片、转子叶片、静子叶片、转动轴和机匣等的检验。大型涡扇发动机压气机段的检验通常包括整流锥、风扇转子叶片和轮盘、风扇出口导向叶片、压气机进口导向叶片、压气机转子叶片、压气机静子叶片、转动轴和机匣等的检验。压气机段零部件的检查压气机和风扇零部件的航线检查方法以常规的目视检查、孔探检查为主。在大修车间，其压气机段零部件，如叶片、压气机盘、榫槽倒角区域等，目视检查难以发现细微损伤如裂纹等，采用如荧光渗透、涡流、磁粉、超声波和射线等无损检测（NDT）方法进行检验，以发现零部件表面或者内部难以发现的损伤。压气机盘着色探伤压气机盘超声波测厚度3D激光检查压气机叶片型面尺寸压气机段零部件的故障模式压气机的转子叶片和静子叶片经常会遭受侵蚀，主要原因是由于运行中的发动机吸入了沙石、尘土及空气中的其他飘浮物后引起的。这些外来物源源不断地进入发动机后会严重损伤零部件。本节主要分析压气机转子叶片和静子的故障模式。压气机转子压气机后机匣压气机静子机匣（后段）压气机静子机匣（前段）压气机转子叶片的故障模式含有灰尘、砂石和鸟虫等异物的高速气流冲击叶片，使叶片表面产生缺口、压痕、划伤、裂纹、掉块或防护层损伤，造成叶片局部区域应力集中、振动应力增大，损伤部位疲劳强度降低。外来物损伤主要威胁着压气机叶片的前几级，常发生在叶片的前缘附近。1.转子叶片外来物击伤压气机叶片打伤压气机转子叶片的故障模式外物击伤变弯掉块腐蚀进气边弯曲叶型改变刻痕裂纹压气机转子叶片的故障模式压气机叶片的表面腐蚀主要是化学腐蚀，尤其是沿海地区的气候环境，对叶片具有强烈的腐蚀性，易使叶片表面产生腐蚀现象。腐蚀严重的叶片，表面生成疏松的腐蚀物和有一定深度的疏松孔，叶片的表面强度和疲劳寿命大大降低。以某铝叶片为例，在中等腐蚀情况下，其疲劳寿命较未腐蚀的叶片下降一半以上。2.表面腐蚀压气机叶片表面腐蚀压气机转子叶片的故障模式压气机叶片进气边叶尖裂纹掉块或裂纹故障国内已发生多起，这些叶片故障特征相似，均发生在叶片减振凸台以上部位，呈弧形扩展，断口上有明显的疲劳特征。而一级叶片裂纹基本上从打伤凹坑处起始，说明进气边打伤凹坑是引发叶片疲劳裂纹的主要原因。3.叶片裂纹压气机叶片裂纹区域压气机叶片进气边裂纹打伤凹陷区域压气机转子叶片的故障模式某型系列发动机在使用中，先后出现过多起低压转子二级叶片掉角故障。若低压转子叶片掉角或断裂，掉下的金属块会打伤其后的压气机转子和静子叶片，对发动机损伤较大，该故障在首翻期内的新发动机和大修后的发动机中均出现过，且该类故障(外来物打伤除外)均发生在低压转子叶片的进、排气边叶尖部位以及减振凸台附近区域。4.叶片掉块和断裂压气机叶片断口及疲劳区压气机转子叶片的故障模式4.叶片掉块和断裂分析源区断口形貌把断口切下用扫描电镜观察，断口低倍形貌如右上图。断口上疲劳弧线清晰、疲劳放射线汇聚于转接处，扩展区较平坦。源区位于转接处。进一步放大观察疲劳源区，可见转接处有一浅沟状缺陷，如右下图。放射线起始于该浅沟状缺陷底部，说明疲劳起始与该缺陷有关。综合分析，二级叶片掉角、断裂故障均由高周疲劳裂纹引起。月牙形掉块和减振凸台断裂疲劳源区静应力较高，在使用中叠加较大振动应力后故障发生。疲劳源区形貌压气机转子叶片的故障模式某型发动机工作时，一至三级凸台叶片会因发动机振动而相互磨损，并通过这种接触摩擦来降低叶片振动幅度，但这种接触摩擦也导致了叶片凸台宽度尺寸在工作过程中因摩擦而持续减小。叶片凸台形成的封闭圆环支承力会因凸台宽度尺寸的磨损而减弱，同时在气流作用力、振动或外来物等因素影响下，会出现叶片凸台错位、错位搭接(见图所示)。错位最终导致整级转子叶片相互间失去阻尼作用，降低转子工作可靠性。5.低压转子减振凸台错位低压转子减振凸台错位压气机静子的故障模式压气机静子由静子叶片、整流环和封严装置等组成，也把压气机静子组件称为整流器组件，如图所示。静子叶片主要有可调节静子叶片和不可调节静子叶片。进口导流叶片第1、2、3级可调静子叶片4、5级固定静子可调静子叶片动作筒前安装边下半机匣

VSV作动器上半机匣

1.压气机静子结构压气机静子的故障模式带摇臂静子叶片的主要故障有磨损、涂层损伤、叶片表面损伤、变形、摇臂轴承内圈旋转不灵活和摇臂轴承外圈松动。轴颈磨损，允许直径在90°减小至一定尺寸;轴颈涂层磨损时恢复涂层，恢复涂层后轴颈尺寸应不大于规定值。进排气边的损伤允许打磨，进、排气边边缘和叶尖处弯曲时校正，校正后探伤无裂纹可用。2.可调静子叶片故障模式静子叶片尖角掉块、裂纹、叶身变形。叶身变形压气机静子的故障模式不可调节静子叶片的常见故障有腐蚀、磨损、防护层损伤、变形、表面损伤尺寸超差和叶片折断等。图示为静子叶片变形和腐蚀。整流器壳体表面有锈迹时，清洗去除腐蚀物。叶片表面轻微腐蚀，清洗和抛光，恢复涂层。轻微外来物打伤、碰伤和压痕，抛光圆滑过渡到基体金属表面。3.不可调静子叶片故障低压进口导流器叶片损伤压气机静子的故障模式某台A型发动机低压转子叶片过程中发现，低压机匣涂层大面积脱落，如图所示，最大脱落面积达到130mmx50mm。涂层无打伤痕迹。故障原因：低压机匣在喷涂涂层的位置有深0.5mm左右锯齿形篦齿，通过增大接