李壽華 薛長(zhǎng)旺 宋丙新 曾令嫄 賈欽荃

摘要：本文針對(duì)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的三起低壓渦輪盤前封嚴(yán)擋板故障，結(jié)合低壓渦輪結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品分析故障產(chǎn)生的原因，制定防碰磨控制措施，給出磨損件可行修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了該項(xiàng)維修技術(shù)空白。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；封嚴(yán)；擋板；渦輪

Keywords：aero-engine；sealing；baffle；turbine

1 故障現(xiàn)象

某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)自使用以來(lái)發(fā)生三起低壓渦輪盤前封嚴(yán)擋板碰磨故障。

該碰磨故障屬于首批發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行維修工藝和制度未對(duì)此故障的產(chǎn)生原因和技術(shù)預(yù)防措施進(jìn)行描述，為此有必要對(duì)此類故障進(jìn)行介紹和分析并提供解決方案。

2 機(jī)理分析

2.1 故障和檢查情況

三起發(fā)動(dòng)機(jī)碰磨現(xiàn)象基本相同，均為轉(zhuǎn)子擋板圓周線性碰磨痕跡，靜子安裝邊端面顏色發(fā)白、有碰磨后的黏接物（見(jiàn)圖1）。

三起碰磨現(xiàn)象的差異僅在于碰磨位置深度，差別在0.05mm以內(nèi)。

三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)為大壽命發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一臺(tái)因“加力起飛過(guò)程中有8次間歇性喘振信號(hào)”返廠大修，其余兩臺(tái)為正常飛行到壽后維修。

由于三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨痕較淺，磨痕深度小于0.10mm，磨痕未對(duì)機(jī)件造成嚴(yán)重?fù)p傷。

檢查三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及靜子軸向尺寸和傳動(dòng)裝配數(shù)據(jù)，特別是檢查與碰磨有關(guān)聯(lián)的軸向尺寸等數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)異常。

三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的試車和飛行參數(shù)檢查正常，振動(dòng)值未見(jiàn)異常波動(dòng)。

分解發(fā)動(dòng)機(jī)后檢查蜂窩、封嚴(yán)石墨跑道、軸承鋼套與滾棒磨痕，并與同類發(fā)動(dòng)機(jī)的磨痕進(jìn)行比較，無(wú)異常情況。

2.2 故障分析

三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)為2008～2009年制造，總壽命較大，為二次翻修以上的發(fā)動(dòng)機(jī)，零件使用后偏離設(shè)計(jì)尺寸的程度比小壽命發(fā)動(dòng)機(jī)高。

現(xiàn)場(chǎng)檢查三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)蜂窩磨痕、石墨跑道磨痕、軸承磨痕的軸向位置，以及傳裝配合尺寸和修理班組測(cè)量數(shù)據(jù)，也無(wú)異常情況。

據(jù)此分析，該故障產(chǎn)生的原因?yàn)椋菏艿蛪簻u輪熱負(fù)荷和氣動(dòng)負(fù)荷影響，發(fā)動(dòng)機(jī)在大狀態(tài)工作時(shí)，低渦一導(dǎo)內(nèi)環(huán)焊接組件（后半）蜂窩安裝邊與低壓渦輪轉(zhuǎn)子盤前封嚴(yán)擋板間隙減小而產(chǎn)生輕微碰磨（見(jiàn)圖2、圖3）。

3 預(yù)防和排除措施

該故障發(fā)動(dòng)機(jī)為首批發(fā)現(xiàn)故障。發(fā)動(dòng)機(jī)維修指導(dǎo)手冊(cè)對(duì)此類故障無(wú)規(guī)定和處理方法。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣等要求，制定了預(yù)防再次碰磨的措施和碰磨件修復(fù)措施。

3.1 預(yù)防措施

首先需防止變形嚴(yán)重的靜子組件裝機(jī)，因此需控制靜子軸向尺寸，使靜子組件盡量遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子。

基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，控制低渦一導(dǎo)機(jī)匣內(nèi)環(huán)后半蜂窩安裝邊端面至低渦一導(dǎo)機(jī)匣安裝邊距離應(yīng)不小于36.7mm；控制蜂窩與基體安裝邊臺(tái)階差應(yīng)不大于0.5mm。

3.2 排除措施

對(duì)低渦轉(zhuǎn)子前封嚴(yán)擋板的碰磨部位，需制定均勻打磨和去除磨痕的工藝參數(shù)，并確定碰磨相鄰區(qū)域的過(guò)渡方式和尺寸要求。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量，按圖樣厚度要求，制定厚度尺寸標(biāo)準(zhǔn)控制要求。

具體為：擋板Q區(qū)直徑Ф553mm、Ф554mm、Ф555mm處進(jìn)行截面壁厚值L測(cè)量并記錄，截面壁厚值L應(yīng)不小于2.10mm；加工后的表面探傷檢查保證無(wú)缺陷，且控制打磨區(qū)域圓周厚度差不大于0.08mm（見(jiàn)圖4）。擋板表面打磨后外觀如圖5所示。

4 結(jié)論

該型發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪前擋板碰磨故障僅出現(xiàn)在壽命較大發(fā)動(dòng)機(jī)上；發(fā)動(dòng)機(jī)碰磨故障較輕微，碰磨深度小于0.1mm；通過(guò)控制轉(zhuǎn)靜子間隙，可以針對(duì)性預(yù)防碰磨故障的發(fā)生；通過(guò)打磨和拋光的方式控制壁厚尺寸可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)厚度，滿足設(shè)計(jì)要求。本文提出的控制標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)了該項(xiàng)故障的維修技術(shù)空白。

參考文獻(xiàn)

[1]陳光明.航空裝備中常用機(jī)構(gòu)與零部件應(yīng)用分析[Z].2011.

作者簡(jiǎn)介

李壽華，高級(jí)工程師，主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)維修技術(shù)開(kāi)發(fā)。