摘 要：某型發(fā)動機(jī)批生產(chǎn)中多次出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障，其故障率較高，嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)正常生產(chǎn)與交付。通過對該型發(fā)動機(jī)與其它型號發(fā)動機(jī)在加力筒體隔熱屏的結(jié)構(gòu)、熱膨脹伸長量等方面進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)該型發(fā)動機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放，并且確認(rèn)該問題是導(dǎo)致隔熱屏裂紋故障發(fā)生的主要原因之一。通過理論分析與實際驗證，制定了兩項改進(jìn)措施，并在生產(chǎn)中應(yīng)用，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：隔熱屏；裂紋；改進(jìn)

1 概述

根據(jù)統(tǒng)計，某型發(fā)動機(jī)批生產(chǎn)以來，試車后多次出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障。這一問題嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)正常生產(chǎn)與交付。以某年為例，其臺份故障率、臺次故障率分別高達(dá)36%、20.7%。裂紋均為周向裂紋，并且都發(fā)生在第4波與第5波處，大多位于順航向10點(diǎn)～1點(diǎn)鐘位置。

圖1 隔熱屏出現(xiàn)裂紋周向位置分布

2 故障原因分析

2.1 隔熱屏固定結(jié)構(gòu)對比分析

某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏為整體隔熱屏，在加力筒體進(jìn)口及出口用圓孔安裝螺栓連接，整體隔熱屏裝配后沿軸向沒有活動量。

而某成熟發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏分別為6段，固定方式每段用1排圓孔安裝螺栓連接，其余用橢圓孔安裝螺栓連接，整體隔熱屏裝配后可以沿軸向活動。

兩型發(fā)動機(jī)隔熱屏固定結(jié)構(gòu)的具體情況見表1、圖2和圖3。

表1 兩型發(fā)動機(jī)隔熱屏結(jié)構(gòu)比較

從表1可以看出，為解決工作中隔熱屏的熱膨脹問題，其它型號發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏上設(shè)有長橢圓孔，使隔熱屏裝配后可以沿軸向活動。而某型發(fā)動機(jī)隔熱屏兩端固定時用圓孔無間隙裝配，使隔熱屏裝配后無法沿軸向活動。

圖2 某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏固定結(jié)構(gòu)

圖3 某成熟發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏固定結(jié)構(gòu)

2.2 熱膨脹伸長量對比計算

將某型發(fā)動機(jī)及其它型號發(fā)動機(jī)工作中隔熱屏受熱后伸長量進(jìn)行了對比計算，計算結(jié)果具體見表2、圖4和圖5。

表2 兩型發(fā)動機(jī)單段隔熱屏受熱后的伸長量

注：計算Δt時，起始溫度按20℃，終溫按隔熱屏最高溫度。

圖4 某型發(fā)動機(jī)隔熱屏固定圓孔及隔熱屏長度尺寸示意圖

圖5 某成熟發(fā)動機(jī)隔熱屏固定橢圓孔及隔熱屏長度尺寸示意圖

考慮加力筒體殼體伸長量的情況下，某型發(fā)動機(jī)隔熱屏伸長3.41mm時不會被兩端的固定銷釘壓緊。而經(jīng)計算工作狀態(tài)下隔熱屏受熱伸長最大量為8.28mm，較結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)留的3.41mm大很多，此時熱膨脹量無法有效釋放，隔熱屏?xí)艿絻啥斯潭ㄤN釘壓緊而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形。其它型號發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)留的活動間隙能夠保證隔熱屏在工作產(chǎn)生的熱膨脹得到有效釋放。

綜上所述，造成某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏裂紋故障的主要影響因素為：現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放。

3 改進(jìn)措施

3.1 加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移情況

采取加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm的排故措施，目的是降低隔熱屏近壁面的燃油濃度，改善隔熱屏熱負(fù)荷情況，提高冷卻裕度，該措施對加力燃燒室的性能影響很小。后續(xù)經(jīng)過試驗驗證，表明措施有效，加力隔熱屏的結(jié)構(gòu)可靠性有所提高。

3.2 試車控制加力狀態(tài)總供油量影響分析

采取控制加力狀態(tài)總供油量與Ro（外區(qū)實際與理論燃油流量比）比值方式，減少外涵區(qū)供油量。即將主機(jī)的中間性能調(diào)整至設(shè)計要求的上限，加力狀態(tài)的性能調(diào)整至設(shè)計要求的下限，在保證發(fā)動機(jī)性能合格的情況，減少加力過程外涵供油量。統(tǒng)計分析了合格與故障發(fā)動機(jī)試車數(shù)據(jù)，從試車數(shù)據(jù)上分析，故障與合格發(fā)動機(jī)試車數(shù)據(jù)無明顯規(guī)律。

經(jīng)設(shè)計分析和計算，采取改進(jìn)措施如下：

（1）加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm。

（2）加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔。

3.3 驗證情況

針對加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm與加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔兩項改進(jìn)措施，進(jìn)行了試車驗證，貫徹以上兩項措施的20臺發(fā)動機(jī)，在試車后，僅有1臺在試車后出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障，其他19臺發(fā)動機(jī)未出現(xiàn)故障。臺份故障率、臺次故障率等故障指標(biāo)大幅下降。

4 結(jié)束語

針對某型發(fā)動機(jī)出現(xiàn)的加力筒體隔熱屏燒蝕故障，進(jìn)行系統(tǒng)分析、測量統(tǒng)計及試驗驗證等大量研究工作，得出以下結(jié)論：該型發(fā)動機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放是導(dǎo)致故障的主要影響因素?？刂萍恿顟B(tài)總供油量和故障與否無明顯規(guī)律。將加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移對故障的解決措施有效。最終制定了加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm和加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔兩項改進(jìn)措施。保證了發(fā)動機(jī)工作安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]楊世鋒，陶文銓.傳熱學(xué)[M].高等教育出版社.

[2]機(jī)械工程師手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

作者簡介：武曉龍（1983-），男，本科學(xué)歷，研究方向：航空發(fā)動機(jī)制造與維修。endprint

摘 要：某型發(fā)動機(jī)批生產(chǎn)中多次出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障，其故障率較高，嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)正常生產(chǎn)與交付。通過對該型發(fā)動機(jī)與其它型號發(fā)動機(jī)在加力筒體隔熱屏的結(jié)構(gòu)、熱膨脹伸長量等方面進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)該型發(fā)動機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放，并且確認(rèn)該問題是導(dǎo)致隔熱屏裂紋故障發(fā)生的主要原因之一。通過理論分析與實際驗證，制定了兩項改進(jìn)措施，并在生產(chǎn)中應(yīng)用，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：隔熱屏；裂紋；改進(jìn)

1 概述

根據(jù)統(tǒng)計，某型發(fā)動機(jī)批生產(chǎn)以來，試車后多次出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障。這一問題嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)正常生產(chǎn)與交付。以某年為例，其臺份故障率、臺次故障率分別高達(dá)36%、20.7%。裂紋均為周向裂紋，并且都發(fā)生在第4波與第5波處，大多位于順航向10點(diǎn)～1點(diǎn)鐘位置。

圖1 隔熱屏出現(xiàn)裂紋周向位置分布

2 故障原因分析

2.1 隔熱屏固定結(jié)構(gòu)對比分析

某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏為整體隔熱屏，在加力筒體進(jìn)口及出口用圓孔安裝螺栓連接，整體隔熱屏裝配后沿軸向沒有活動量。

而某成熟發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏分別為6段，固定方式每段用1排圓孔安裝螺栓連接，其余用橢圓孔安裝螺栓連接，整體隔熱屏裝配后可以沿軸向活動。

兩型發(fā)動機(jī)隔熱屏固定結(jié)構(gòu)的具體情況見表1、圖2和圖3。

表1 兩型發(fā)動機(jī)隔熱屏結(jié)構(gòu)比較

從表1可以看出，為解決工作中隔熱屏的熱膨脹問題，其它型號發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏上設(shè)有長橢圓孔，使隔熱屏裝配后可以沿軸向活動。而某型發(fā)動機(jī)隔熱屏兩端固定時用圓孔無間隙裝配，使隔熱屏裝配后無法沿軸向活動。

圖2 某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏固定結(jié)構(gòu)

圖3 某成熟發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏固定結(jié)構(gòu)

2.2 熱膨脹伸長量對比計算

將某型發(fā)動機(jī)及其它型號發(fā)動機(jī)工作中隔熱屏受熱后伸長量進(jìn)行了對比計算，計算結(jié)果具體見表2、圖4和圖5。

表2 兩型發(fā)動機(jī)單段隔熱屏受熱后的伸長量

注：計算Δt時，起始溫度按20℃，終溫按隔熱屏最高溫度。

圖4 某型發(fā)動機(jī)隔熱屏固定圓孔及隔熱屏長度尺寸示意圖

圖5 某成熟發(fā)動機(jī)隔熱屏固定橢圓孔及隔熱屏長度尺寸示意圖

考慮加力筒體殼體伸長量的情況下，某型發(fā)動機(jī)隔熱屏伸長3.41mm時不會被兩端的固定銷釘壓緊。而經(jīng)計算工作狀態(tài)下隔熱屏受熱伸長最大量為8.28mm，較結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)留的3.41mm大很多，此時熱膨脹量無法有效釋放，隔熱屏?xí)艿絻啥斯潭ㄤN釘壓緊而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形。其它型號發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)留的活動間隙能夠保證隔熱屏在工作產(chǎn)生的熱膨脹得到有效釋放。

綜上所述，造成某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏裂紋故障的主要影響因素為：現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放。

3 改進(jìn)措施

3.1 加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移情況

采取加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm的排故措施，目的是降低隔熱屏近壁面的燃油濃度，改善隔熱屏熱負(fù)荷情況，提高冷卻裕度，該措施對加力燃燒室的性能影響很小。后續(xù)經(jīng)過試驗驗證，表明措施有效，加力隔熱屏的結(jié)構(gòu)可靠性有所提高。

3.2 試車控制加力狀態(tài)總供油量影響分析

采取控制加力狀態(tài)總供油量與Ro（外區(qū)實際與理論燃油流量比）比值方式，減少外涵區(qū)供油量。即將主機(jī)的中間性能調(diào)整至設(shè)計要求的上限，加力狀態(tài)的性能調(diào)整至設(shè)計要求的下限，在保證發(fā)動機(jī)性能合格的情況，減少加力過程外涵供油量。統(tǒng)計分析了合格與故障發(fā)動機(jī)試車數(shù)據(jù)，從試車數(shù)據(jù)上分析，故障與合格發(fā)動機(jī)試車數(shù)據(jù)無明顯規(guī)律。

經(jīng)設(shè)計分析和計算，采取改進(jìn)措施如下：

（1）加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm。

（2）加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔。

3.3 驗證情況

針對加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm與加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔兩項改進(jìn)措施，進(jìn)行了試車驗證，貫徹以上兩項措施的20臺發(fā)動機(jī)，在試車后，僅有1臺在試車后出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障，其他19臺發(fā)動機(jī)未出現(xiàn)故障。臺份故障率、臺次故障率等故障指標(biāo)大幅下降。

4 結(jié)束語

針對某型發(fā)動機(jī)出現(xiàn)的加力筒體隔熱屏燒蝕故障，進(jìn)行系統(tǒng)分析、測量統(tǒng)計及試驗驗證等大量研究工作，得出以下結(jié)論：該型發(fā)動機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放是導(dǎo)致故障的主要影響因素?？刂萍恿顟B(tài)總供油量和故障與否無明顯規(guī)律。將加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移對故障的解決措施有效。最終制定了加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm和加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔兩項改進(jìn)措施。保證了發(fā)動機(jī)工作安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]楊世鋒，陶文銓.傳熱學(xué)[M].高等教育出版社.

[2]機(jī)械工程師手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

作者簡介：武曉龍（1983-），男，本科學(xué)歷，研究方向：航空發(fā)動機(jī)制造與維修。endprint

摘 要：某型發(fā)動機(jī)批生產(chǎn)中多次出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障，其故障率較高，嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)正常生產(chǎn)與交付。通過對該型發(fā)動機(jī)與其它型號發(fā)動機(jī)在加力筒體隔熱屏的結(jié)構(gòu)、熱膨脹伸長量等方面進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)該型發(fā)動機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放，并且確認(rèn)該問題是導(dǎo)致隔熱屏裂紋故障發(fā)生的主要原因之一。通過理論分析與實際驗證，制定了兩項改進(jìn)措施，并在生產(chǎn)中應(yīng)用，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：隔熱屏；裂紋；改進(jìn)

1 概述

根據(jù)統(tǒng)計，某型發(fā)動機(jī)批生產(chǎn)以來，試車后多次出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障。這一問題嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)正常生產(chǎn)與交付。以某年為例，其臺份故障率、臺次故障率分別高達(dá)36%、20.7%。裂紋均為周向裂紋，并且都發(fā)生在第4波與第5波處，大多位于順航向10點(diǎn)～1點(diǎn)鐘位置。

圖1 隔熱屏出現(xiàn)裂紋周向位置分布

2 故障原因分析

2.1 隔熱屏固定結(jié)構(gòu)對比分析

某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏為整體隔熱屏，在加力筒體進(jìn)口及出口用圓孔安裝螺栓連接，整體隔熱屏裝配后沿軸向沒有活動量。

而某成熟發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏分別為6段，固定方式每段用1排圓孔安裝螺栓連接，其余用橢圓孔安裝螺栓連接，整體隔熱屏裝配后可以沿軸向活動。

兩型發(fā)動機(jī)隔熱屏固定結(jié)構(gòu)的具體情況見表1、圖2和圖3。

表1 兩型發(fā)動機(jī)隔熱屏結(jié)構(gòu)比較

從表1可以看出，為解決工作中隔熱屏的熱膨脹問題，其它型號發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏上設(shè)有長橢圓孔，使隔熱屏裝配后可以沿軸向活動。而某型發(fā)動機(jī)隔熱屏兩端固定時用圓孔無間隙裝配，使隔熱屏裝配后無法沿軸向活動。

圖2 某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏固定結(jié)構(gòu)

圖3 某成熟發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏固定結(jié)構(gòu)

2.2 熱膨脹伸長量對比計算

將某型發(fā)動機(jī)及其它型號發(fā)動機(jī)工作中隔熱屏受熱后伸長量進(jìn)行了對比計算，計算結(jié)果具體見表2、圖4和圖5。

表2 兩型發(fā)動機(jī)單段隔熱屏受熱后的伸長量

注：計算Δt時，起始溫度按20℃，終溫按隔熱屏最高溫度。

圖4 某型發(fā)動機(jī)隔熱屏固定圓孔及隔熱屏長度尺寸示意圖

圖5 某成熟發(fā)動機(jī)隔熱屏固定橢圓孔及隔熱屏長度尺寸示意圖

考慮加力筒體殼體伸長量的情況下，某型發(fā)動機(jī)隔熱屏伸長3.41mm時不會被兩端的固定銷釘壓緊。而經(jīng)計算工作狀態(tài)下隔熱屏受熱伸長最大量為8.28mm，較結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)留的3.41mm大很多，此時熱膨脹量無法有效釋放，隔熱屏?xí)艿絻啥斯潭ㄤN釘壓緊而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形。其它型號發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)留的活動間隙能夠保證隔熱屏在工作產(chǎn)生的熱膨脹得到有效釋放。

綜上所述，造成某型發(fā)動機(jī)加力筒體隔熱屏裂紋故障的主要影響因素為：現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放。

3 改進(jìn)措施

3.1 加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移情況

采取加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm的排故措施，目的是降低隔熱屏近壁面的燃油濃度，改善隔熱屏熱負(fù)荷情況，提高冷卻裕度，該措施對加力燃燒室的性能影響很小。后續(xù)經(jīng)過試驗驗證，表明措施有效，加力隔熱屏的結(jié)構(gòu)可靠性有所提高。

3.2 試車控制加力狀態(tài)總供油量影響分析

采取控制加力狀態(tài)總供油量與Ro（外區(qū)實際與理論燃油流量比）比值方式，減少外涵區(qū)供油量。即將主機(jī)的中間性能調(diào)整至設(shè)計要求的上限，加力狀態(tài)的性能調(diào)整至設(shè)計要求的下限，在保證發(fā)動機(jī)性能合格的情況，減少加力過程外涵供油量。統(tǒng)計分析了合格與故障發(fā)動機(jī)試車數(shù)據(jù)，從試車數(shù)據(jù)上分析，故障與合格發(fā)動機(jī)試車數(shù)據(jù)無明顯規(guī)律。

經(jīng)設(shè)計分析和計算，采取改進(jìn)措施如下：

（1）加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm。

（2）加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔。

3.3 驗證情況

針對加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm與加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔兩項改進(jìn)措施，進(jìn)行了試車驗證，貫徹以上兩項措施的20臺發(fā)動機(jī)，在試車后，僅有1臺在試車后出現(xiàn)隔熱屏裂紋故障，其他19臺發(fā)動機(jī)未出現(xiàn)故障。臺份故障率、臺次故障率等故障指標(biāo)大幅下降。

4 結(jié)束語

針對某型發(fā)動機(jī)出現(xiàn)的加力筒體隔熱屏燒蝕故障，進(jìn)行系統(tǒng)分析、測量統(tǒng)計及試驗驗證等大量研究工作，得出以下結(jié)論：該型發(fā)動機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)隔熱屏熱變形應(yīng)力無法釋放是導(dǎo)致故障的主要影響因素?？刂萍恿顟B(tài)總供油量和故障與否無明顯規(guī)律。將加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移對故障的解決措施有效。最終制定了加力燃油總管外側(cè)噴孔內(nèi)移5mm和加力筒體隔熱屏前排固定支架連接孔改為長圓孔兩項改進(jìn)措施。保證了發(fā)動機(jī)工作安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]楊世鋒，陶文銓.傳熱學(xué)[M].高等教育出版社.

[2]機(jī)械工程師手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

作者簡介：武曉龍（1983-），男，本科學(xué)歷，研究方向：航空發(fā)動機(jī)制造與維修。endprint