《航空发动机维修技术》-课件：航空发动机维修

航空发动机维修分类《航空发动机修理技术》

航空维修工程学院航空燃气涡轮发动机的维修按照维修地点和维修技术含量通常可以分为航空发动机维修分类航线维修车间维修或大修两大类航空发动机维修分类航线维修航线维修是指那些针对安装在飞机上的发动机所做的任何形式维护和维修工作。按照航空营运人提供的工作单对发动机进行的例行检查和按照相应飞机、发动机维护手册等在航线进行的针对发动机故障和缺陷的处理。航线维护分类航线维护包括了航前维护、航后维护和过站维护三种。航前维护在执行飞行任务前，对发动机进行的维护工作。航后维护在执行完飞行任务后，对发动机进行的维护工作。过站维护在执行一次飞行任务过站中转时，对发动机进行的维护工作。航空发动机维修分类勤务工作不作为航线维修项目航空器进出港指挥、停放、推、拖、挡轮挡、取走和拆装各种堵盖；为航空器提供电源、气源、加（放）水、加（放）油料、充气、充氧；必要的清洁和除冰、雪、霜；其他必要的勤务工作。航空发动机维修分类航线维修的常用资料如下航空器维修手册（MM）；最低设备清单(MML)和外形缺损清单(CDL)；故障隔离手册(FIM)；线路图手册(WDM)；图解零件目录(IPC)；排故手册(TSM)。航空发动机维修分类车间维修或大修航空发动机维修分类车间维修或大修是指必须拆下发动机并且在车间内才能完成的那些维护和维修工作。车间维修通常包括发动机大修或翻修的大量工作。内容包括通过对发动机或者发动机部件进行分解、清洗、检查、必要的修理或者换件、重新组装和测试来恢复发动机或者发动机部件的使用寿命或者适航性状态。分解清洗故检修理装配试车航空发动机大修常用的文件如下航空发动机维修分类1发动机手册(EngineManual)2发动机管理计划(EngineManagementPlan)3发动机装配手册(PowerPlantBuildupManual)4发动机大修手册(EngineOverhaulManual)5部件修理手册(ComponentMaintenanceManual)航空发动机维修的方式《航空发动机修理技术》

航空维修工程学院航空发动机维修方式概述航空发动机维修方式是指航空发动机维修时机和工作内容的控制形式。进行任何一项维修工作，除了要有正确的操作外，还要控制维修的时机和内容。由于航空发动机各种维修工作的工作量有所不同，需要重点控制的是拆卸、更换等重大维修项目进行的时机。航空发动机维修方式概述民航界归纳总结为定时方式视情方式状态监控方式这三种维修方式的出现和发展有先后，但并无高级和低级、先进和落后之分，有时会同时存在。航空发动机维修方式定时方式定时方式是指航空发动机使用到预先规定的间隔期，按事先安排的内容进行的维修。定时维修方式的优点：可以预防那些不拆卸就难以发现和预防的故障所造成的故障后果。航空发动机维修方式视情方式（CBM）视情方式是对航空发动机进行定期或连续监测，在发现其功能参数有变化，有可能岀现故障征兆时进行的维修。视情维修是基于这样一种事实进行的，即大量的故障不是瞬时发生的，故障从开始到发生有一个过程，总有一段出现异常现象的时间且有征兆可寻。这种维修方式为预知维修或预兆维修方式。视情维修，也称“基于状态的预防性维修（ConditionBasedMaintenance,CBM）”。航空发动机维修方式状态监控方式状态监控方式是在航空发动机发生故障或出现功能失常现象以后进行的维修，亦称事后维修方式。状态监控方式不规定航空发动机的使用时间，因而能最大限度地利用其使用寿命，使维修工作量达到最低，是一种经典的传统维修方式。航空发动机维修方式三种维修方式的适用性这三种维修方式的出现和发展有先后，但并无高级和低级、先进和落后之分，它们各有各的使用特点和使用范围，关键在于它们的针对性和适应性。对于飞机和发动机的维修，由于它们结构复杂、系统及零部件众多，一般都是采取三种维修方式相结合的办法。航空发动机零部件故障分析《航空发动机修理技术》航空维修工程学院01.故障分析概述02.裂纹与断裂03.过热与变形故障分析概述PART01一、故障分析概述任何机器设备，随着使用时间的延长，就会磨损、老化、破裂、失效。丧失产品原设计规定的使用条件下，不能在规定的时间内，完成规定性能的能力的现象，即称故障。有用寿命期耗损期磨合期早期故障偶然故障耗损故障T工作时间故障率λ一、故障分析概述（一）早期故障早期故障是指产品开始使用后不太长的时间内发生的故障。其主要特征是故障率高，但一般来说是随着使用时间的增长而减少。一、故障分析概述（二）偶然故障偶然故障的发生时间是不确定的，无法预料，故障率很低，它是因环境条件（温度、湿度、压力）、载荷变化（振动、风力、冲击、副射、特技动作）、材料工艺（缺陷、应力、强度等）损伤等随机因素造成的，所以偶然故障也称随机故障。它不能通过磨合、定期修理或更换机件等方法来解决。一、故障分析概述（三）耗损故障耗损故障是产品使用后期发生的。其特点是故障率随着使用时间的增长而迅速地增加。产生的原因是由于产品发生了物理、化学变化，如磨损、疲劳、老化、腐蚀、耗损等因素造成产品性能的衰退或老化。轴承滚道磨损剥落裂纹与断裂PART02二、裂纹与断裂（一）裂纹的定义构件局部破裂后，改变了它原来的应力分布，裂纹尖端出现应力集中。在交变应力和持续增加的应力作用下，裂纹缓慢扩展。当裂纹扩展到临界尺寸时，就会失稳破坏造成物件失效。裂纹扩展到临界尺寸而失稳破坏的现象叫断裂。裂纹的修理方法主要是：将尖端圆纯、修理或更换。从断裂力学的观点来看，材料内部存在的各种缺陷，如夹杂、气孔、发纹等均可视为裂纹。叶片断口微观形貌二、裂纹与断裂（二）裂纹的类型宏观裂纹是指大于用无损检测方法所能探测得的最小长度的裂纹(大于0.05mm)。宏观裂纹齿轮裂纹二、裂纹与断裂（二）裂纹的类型裂纹呈龟壳网状，表面下深度较浅的表面宏观裂纹叫网状裂纹，也称之为龟裂。网状裂纹涂层表面的龟裂二、裂纹与断裂（二）裂纹的类型呈单条分布，垂直于结构主应力的一种纵向裂纹，叫线状裂纹，简称为线裂。这类裂纹主要由发纹、划痕或夹杂在应力作用下扩展而成。这种裂纹往往发展成断裂破坏。线状裂纹某航空发动机变速器壳体线状裂纹二、裂纹与断裂（二）裂纹的类型由应力作用下引发的裂纹，叫应力裂纹。应力裂纹应力裂纹形貌二、裂纹与断裂（二）裂纹的类型在一定的温度下，受持续应力的作用而引起缓慢的塑性变形叫金属的蠕变。引起蠕变的应力叫蠕变应力。在蠕变应力作用下，蠕变变形逐渐增加而产生的裂纹叫蠕变裂纹。蠕变裂纹叶片蠕变断裂宏观现象蠕变断裂微观现象二、裂纹与断裂（二）裂纹的类型高变应力作用下，破坏了金属的保护层，产生了微观腐蚀孔，微孔处产生了尖锐的裂纹，叫腐蚀裂纹。腐蚀裂纹微观腐蚀裂纹孔二、裂纹与断裂（二）裂纹的类型金属零件在高变载荷应力的作用下产生的裂纹，叫疲劳裂纹。疲劳裂纹叶片断口宏观现象裂纹断口源区形貌过热与变形PART03三、过热与变形零件材料在高温的影响下，出现变质、变形、蠕变而丧失原机械性能的现象，叫做过热。这一温度称为这种零件材料的耐热临界温度。各种不同的材料，耐热临界温度也各不相同。耐热温度越高的材料，称其为耐热性能好，抗热蠕变性能强，或称为耐高温材料。三、过热与变形01过热分析（一）过热航空发动机，为追求其大功率，即提高发动机的推力。其影响发动机推力的主要因素就是温度。增加供油量就能提高发动的温度、温度上去了，发动机推力就增大了。但是温度受材料的机械性能和耐热性能所控制。由于温度的提高，将造成材料的过热。三、过热与变形01过热分析（一）过热目前，发动机的最高工作温度（1400-1800℃），已超出了零件材料所能承受的温度。它们的正常工作是靠良好的散热和隔热方案来保证的。散热和隔热一旦出现一点小问题，零件材料将必产生过热。三、过热与变形02过热故障现象（一）过热过热产生的原因有：材质的耐高温性能差，隔热、冷却、散热出现问题，工作喷嘴安装不正或积炭引起火焰位置改变，温度均发生变化等。①过热产生的原因三、过热与变形02过热故障现象（一）过热零件材料过热后会出现，材料变质、材料变色、变形、烧蚀、裂纹、掉块现象。排除的方法是换段、校正、补片、焊接等。②过热现象三、过热与变形三、过热与变形（二）变形构件在载荷作用下，其尺寸和形状都会有不同程度的改变，这种尺寸和形状的改变叫做变形。压气机叶片变形三、过热与变形（二）变形01变形类型弹性变形是指，构件在载荷作用下的变形，由于载荷的取消而可消失的变形。①弹性变形三、过热与变形（二）变形01变形类型材料或构件受载荷时，开始产生较为显著的永久变形或取消作用的外载荷后，变形不能恢复原来形状的变形，叫塑性变形。②塑性变形多晶体塑性变形图三、过热与变形（二）变形02变形分析一般来说，材料或构件在受力工作时，产生了弹性变形应该是充许的。但在一些特定场所，弹性变形也是不允许的。如果构件在受力的情况下产生了永久变形，这是在任何情况下都是不允许出现的。凡是不允产生的任何变形，都是一种变形故障，都要进行排除修理工作。三、过热与变形（二）变形02变形分析①变形原因零件在工作中产生了永久变形，其主要原因是受力超过了材料的弹性极限。也就是说构件所承受的力除工作载荷外，又增加了一个设计考虑之外的力。或者是材料本身有问题，或者是构件本身有问题，或者是构件的联接关系有变化等。三、过热与变形（二）变形02变形分析②变形现象构件受外力作用后，晶格产生扭曲或滑移、晶粒被拉伸/拉细变长，晶粒被压缩变短变粗。然后发生永久变形。这些变形常发生于细长杆、溥壁件、高温件。发生变形的常见故障有：扭转、伸长、翘曲、鼓包、弯曲等。三、过热与变形（二）变形03蠕变机理金属材料在一定温度下，受持续应力的作用而引起的缓慢的塑性变形叫做金属的蠕变。引起蠕变的应力叫蠕变应力。①概述三、过热与变形（二）变形03蠕变机理蠕变可发生于低温和室温下，但只有当温度高于0.3Tm(Tm是用绝对温度标注的熔点）时才显著起来，才必须给予重视。温度越高，蠕变现象越显著。①概述三、过热与变形（二）变形03蠕变机理蠕变可在单一应力状态下发生，也可在复合应力状态下发生，主要有高温或回复蠕变、晶界滑动蠕变和扩散蠕变三种。①概述三、过热与变形（二）变形03蠕变机理②机理蠕变过程中同时存在晶内滑移和晶界变形，并在一定温度和应力条件下形成空洞和裂纹，裂纹发展，导致断裂。航空发动机翻修流程简介《航空发动机修理技术》航空维修工程学院航空发动机翻修流程简介基本概念翻修程序翻修时，工序之间的先后次序及相互联系叫做翻修基本生产过程的程序。工艺流程按照发动机大修程序进行生产安排的生产作业路线。航空发动机翻修流程简介翻修程序航空发动机翻修程序包括入厂检验分解清洗故检修理装配试车油封包装出厂这是一个技术转移过程航空发动机翻修流程简介国产发动机修理流程示意图航空发动机翻修流程简介分解清洁无损探伤检查估算成本修理和采购装配测试包装放行Cycle1-20Day天预计时间-5天Cycle3-9天Cycle2-15to50天民航发动机翻修流程航空发动机翻修流程简介工艺流程01发动机的入厂检查送到修理厂来进行修理的发动机，其交接工作，叫入厂检查。目的是查清发动机的机种、现状、履历，并作好记录。入厂检查的主要工作内容有①检查发动机的油标包装是否完好，附件是否齐全。如果由于某种原因而缺件、串件，则需附带说明书、详细说明缺件原因。②检查发动机随带文件是否齐全，文件有：发动机履历本、技术说明书，以及要装在发动机上的所有附件的履历本和技术说明书，并与实物对证。③查明返厂机的寿命和机种型别。航空发动机翻修流程简介工艺流程02发动机的分解在目前条件下，为了检查，修理或更换发动机零件，除了部分不可拆卸的机件外，对进厂翻修的发动机应进行全面拆卸，这个工艺过程叫发动机分解。航空发动机翻修流程简介工艺流程02发动机的分解发动机的分解方式航空燃气涡轮发动机在分解时，既可以将发动机置于水平位置分解，也可以将发动机置于垂直位置分解。水平位置分解垂直位置分解航空发动机翻修流程简介工艺流程03发动机清洗清洗的目的就是为了更容易检查出零件的裂纹和其他缺陷。主要清洗方法：化学清洗机械振动清洗超声波清洗航空发动机翻修流程简介工艺流程03发动机清洗必须使用已获批准的清洗程序和清洗剂，以防无意中造成零部件的损伤。例如，有些清洗液可能会使镀层脱落或者与零部件的基体金属发生化学腐蚀。另外，维修人员不能用三氯乙烯清洗钛合金零部件，因为残留在钛合金零部件上的三氯乙烯会对零部件表面造成腐蚀。航空发动机翻修流程简介工艺流程04发动机的故障检查故障检查按故障性质可分为两类①零件机械故障检查方法：零件的机械故障是指零件变质、变形、裂纹、断裂、腐蚀、烧伤等。看摸闻、检测试验、无损探伤检测内部缺陷。方法故障检查有两种，一种是整机性能故障检查，另一种是零件故障检查。一般来说，整机性能故障是由于零件故障或装配不当引起的。航空发动机翻修流程简介检测方法能发现裂纹最小尺寸（mm）宽度深度长度目视检查肉眼看0.1/2-3放大镜看0.01-0.1/2-3超声波表面波0.0010.3/纵波0.0010.110着色探伤0.00060.010.1~0.3荧光探伤0.010.03-0.040.5~1磁粉探伤0.0010.1.0.5~1涡流探伤0.0010.3~0.51.5~5X射线探伤0.1透视厚度的1.5~3%2-3航空发动机翻修流程简介工艺流程04发动机的故障检查故障检查按故障性质可分为两类②性能故障检查方法航空发动机性能故障主要是指发动机性能偏离了规定值，如：温度高、推力小、振动大、怪音、滑油消耗量大、燃油压力摆动、转速悬挂、喘振等。航空发动机翻修流程简介工艺流程05发动机零、组件的修理航空发动机零、部件经过故检工序后，进入修理阶段。根据技术条件，故检人员对零件作出修理结论，通常有合格、修复、待修或报废四种结论。修复类零件在翻修中占绝大部分例如：轻微磨损、变形、裂纹、锈蚀等，用打磨、整形、焊接、喷涂等方法即可修复。航空发动机翻修流程简介工艺流程05发动机零、组件的修理当价格昂贵的零、组件存在较严重的故障，而目前的修理工艺又不能修复时，可暂按待修处理。待修零件当零件故障超出修理技术标准规定条件，无法修复、无修复价值或使用寿命已满，必须报废。报废零件航空发动机翻修流程简介航空发动机修理手册所包含的零部件修理技术如下（红色所示）：涂层恢复性能恢复尺寸恢复氧化处理（镁/铬/铝阳极化、钢铁件发黑/蓝、硬质阳极化处理）化学镀（电解镍等）磷化处理（化学转化膜）表面处理机械强化喷丸处理电镀（镀铜、铬、镉、银等）焊接熔焊（钴基、镍基、铝镁合金）电阻焊激光焊钎焊（包括高温钎焊）真空扩散Al-Si系列涂层物理气相沉积（PVD）等离子喷涂热障涂层（TBC）涂层恢复热处理真空热处理常规热处理涂层去除涂层恢复等离子喷涂火焰喷涂爆炸喷涂高速氧化燃料喷涂机械加工机械去除（吹沙）化学去除（酸洗、氟离子清洗）等离子喷涂火焰喷涂爆炸喷涂高速氧化燃料喷涂喷漆防腐漆恢复手工打磨多维数控加工中心复杂型面仿形加工中心等坐标磨床加工电刷镀纳米颗粒复合电刷镀振动光饰微弧等离子焊电火花加工航空发动机翻修流程简介工艺流程06燃气涡轮发动机装配燃气涡轮发动机装配既可以垂直进行，也可以水平进行，再装配过程基本是分解发动机的逆过程，但是装配时需花费更多的时间来保证配合尺寸精度、紧固件的安装和力矩符合要求。航空发动机翻修流程简介工艺流程06燃气涡轮发动机装配每台发动机上都有很多在环形圆周上安装的紧固件，在发动机维修手册中这些紧固件的拧紧顺序和安装力矩都有专门的规定，装配时维修人员必须严格遵守。装配前需要对压气机转子、涡轮转子进行平衡。航空发动机翻修流程简介工艺流程06燃气涡轮发动机装配发动机装配的其它要求在装配之前，必须检查每个单元体或每段的适航证书和其他相应的维修文件是否齐全。发动机重新装配时，大修手册都规定了哪些零件必须更换，而不管这些零件状况如何，如密封件、垫圈、O形密封圈、保险丝、保险垫圈、锁片（如涡轮叶片的安装锁片）和开口销等。航空发动机翻修流程简介工艺流程07航空发动机试车发动机试车是检验大修后发动机性能的重要手段。通过在试车间里进行发动机台架试车对发动机的性能进行评估，试车间都配备了专业测试设备和标准发动机仪表。航空发动机翻修流程简介工艺流程07航空发动机试车不同的发动机有着不一样试车程序。如果发动机试车期间任何内部零件失效，发动机必须返回修理厂进行分解和修理。在发动机台架试车完全符合要求以后，如果发动机不需要立即装回飞机投入运营，必须对发动机进行防腐、油封处理后入库保存。航空发动机翻修流程——无损探伤简介《航空发动机修理技术》航空维修工程学院航空发动机翻修流程——无损探伤简介无损探伤（NDT）概述无损探伤的目的就是探测那些目视检验中，检测不到的隐蔽或内部缺陷。例如，发动机热段零部件的头发丝状裂纹，只能用荧光或着色渗透方法检查出来。航空发动机翻修过程中常用无损检测方法包括：磁粉探伤荧光或着色渗透探伤X光探伤涡流探伤超声波探伤等航空发动机翻修流程——无损探伤简介磁粉探伤磁粉检验只能用于铁质材料或者黑色金属，磁粉颗粒既能以干粉形式使用也能以溶液的方式使用。磁粉干用的形式常用来检查铸造或锻造零件粗糙的表面。磁粉和荧光粉的混合溶液和紫外线灯最适合于检查零件光滑表面的细微裂纹。航空发动机翻修流程——无损探伤简介着色渗透检查着色渗透检验试剂一般釆用的是红色染料或绿色染料。航空发动机翻修流程——无损探伤简介X光检查X光检查是一种使用X光或者γ射线穿透零件从而找出零件内部缺陷。这种测试方法需要专门培训并且取得执照后才能上岗。射线对人体有害，必须采取某些安全防范措施。目视检验和渗透检验检查不出来的缺陷都可以通过X光检验来发现。航空发动机翻修流程——无损探伤简介电涡流检查涡流检查用来检验金属零件表层或表层下的间断点或缺陷点。专用的检测设备为检测线圈提供特定频率的交流电。零件里的间断点或缺陷点会破坏诱导磁场并产生一个不正常的涡流，通过测试设备的分析，能找出这些产生不正常涡流的间断点或缺陷点。航空发动机翻修流程——无损探伤简介超声波检查超声波检查，使用高频的声波穿过零件以探测零件内部的间断点或缺陷点。航空维修行业通常使用的超声波检测设备分成两种：浸入式和接触式。浸入式超声波检验设备尺寸较大，既重又不能移动，用于检测那些较小或者易于拆卸的零部件检验。航空发动机翻修流程——无损探伤简介接触式超声波检验设备接触式超声波检测设备较小且是便携式的，使用方便，适用于检测那些不可拆卸或不方便拆卸的较大的零件。两种设备的检测原理相同，都是先发射声波穿透被检测零件，然后再通过阴极射线管的屏幕来显示回波，比照回波与标准的回波曲线，找出被检测零件内部的间断点或缺陷点。《航空发动机修理技术》航空维修工程学院发动机附件齿轮箱的故检和修理01.附件齿轮箱的检查02.附件齿轮箱常见故障情况及修理方法CFM56-3发动机附件齿轮箱的检查PART01一、附件齿轮箱的检查附件齿轮箱的检验内容主要包括壳体、安装座、保险和定位销螺桩等的检查。01打开风扇整流罩，目视检查附件齿轮箱的壳体(1)确认齿轮箱壳体无裂纹。如有裂纹必须更换。(2)缺口、压痕和划伤等损伤的数量没有限制。但是这些损伤的深度在去除毛刺之后不能超过0.035in(0.9mm)。一、附件齿轮箱的检查附件齿轮箱的外场检验内容主要包括壳体、安装座、保险和定位销螺桩等的检查。02目视检查附件齿轮箱有无渗漏(1)如果在安装座或者封严上发现渗漏，需按手册中的规定进行渗漏检测。(2)如果在其他部位发现渗漏，可拧紧接头或者更换封严装置或密封圈等。一、附件齿轮箱的检查03附件齿轮箱安装座的目视检查(1)确认齿轮箱安装座无裂纹，如有裂纹必须更换。(2)确认齿轮箱安装座衬套无松动，衬套如有松动则必须修理。(3)确认齿轮箱安装销无松动，安装销如有松动则必须拧紧。一、附件齿轮箱的检查04目视检查附件齿轮箱的保险丝是否断裂或缺失保险丝断裂或者缺失都是不允许的，必须更换或重新安装保险丝。05检查附件齿轮箱的定位销螺桩，共有4个安装座有定位销螺桩分别是前端面上的起动机、发电机和液压泵的安装座和后端面上的燃油泵安装座。定位销螺桩上有螺纹，用来将快速拆装的转接座安装到附件齿轮箱上，定位销螺桩不能缺失。06检查附件齿轮箱(AGB)上N2转子手摇接口上用于安装盖板的三个孔螺纹衬套一、附件齿轮箱的检查07检查附件齿轮箱的回油磁屑探测器上有无铆钉进行检査之前，先要查看以前检查铁屑的检验记录。按下列步骤进行：(1)如果发现一个铁屑，发动机可以继续服役，但发动机每运行50h必须进行一次回油磁屑探测器的检查。(2)如果发现两个铁屑，发动机可以继续服役，但必须在10个发动机运行小时内更换控制交流发电机的齿轮轴。(3)如果发现三个或者更多的铁屑，直接更换N2转速表控制交流发电机的齿轮轴。各型附件齿轮箱常见故障情况及修理方法PART02二、附件齿轮箱常见故障情况及修理方法01零件材料和结构特点附件齿轮箱壳体PW4000和RB211发动机附件齿轮箱壳体同为镁合金。结构特点是多孔系的壳体结构。PW4000附件齿轮箱是一个整体结构。RB211附件齿轮箱分为前后壳体由两部分组成。PW4000发动机附件齿轮箱壳体二、附件齿轮箱常见故障情况及修理方法01零件材料和结构特点附件齿轮箱壳体PW4000和RB211发动机附件齿轮箱壳体同为镁合金。结构特点是多孔系的壳体结构。PW4000附件齿轮箱是一个整体结构。RB211附件齿轮箱分为前后壳体由两部分组成。RB211发动机附件齿轮箱壳体二、附件齿轮箱常见故障情况及修理方法02壳体主要检查方法附件齿轮箱壳体RB211发动机齿轮箱壳体螺桩和轴承安装孔(1)无损探伤检查：荧光检查。检查是否有裂纹存在。(2)目视检查：目视检查是否有损伤和磨损。(3)尺寸检查：尺寸检查各轴承座和安装孔尺寸是否超差。螺桩轴承安装孔二、附件齿轮箱常见故障情况及修理方法03常见故障和修理方法附件齿轮箱壳体PW4000：中心定位销钉孔磨损和轴承座孔磨损。RB211：轴承座孔磨损、螺桩损伤、定位销钉孔磨损以及空气封严磨损。

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