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时间:2011-02-10 16:03来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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的损伤形式概括为: %燃烧室主要损坏形式为裂纹、翘曲、变形和烧穿;损坏原因有工作温度高、轴向温度
不均匀、启动和加速时温度变化大。 涡轮盘和压气机盘损坏形式为低循环疲劳损坏;主要原因是温度应力和离心力。 "涡轮工作叶片损坏形式为热疲劳裂纹、蠕变伸长断裂;损坏原因有工作温度高、振动
和热冲击(即点火启动引起温度急剧变化)。 风扇和压气机工作叶片损坏形式为疲劳裂纹;损坏原因有颤振、共振和外物损伤。 轴承和齿轮损坏形式为剥落;主要原因是接触应力。 &导管和吊架损坏形式为疲劳损坏;造成原因主要是振动。例如,涡轮盘在加热和冷却过程中,轮缘和轮毂温差很大,产生的热应力是构成低循环
的主要成分。 "加速任务试呈程序制定制定加速任务试车程序的主要原则如下所述。
()各种工况下都出现的影响因素
对于各种工况下都出现的影响寿命因素,加速任务试车中应根据实际工作各种工况之配比来确定其在循环中的时间。这些因素包括持久强度、接触剥落、在轴向力作用下轴承工作能力和磨损等。例如,取决于持久强度的寿命,试车循环中的时间可根据强度储备相
•%•
 
等的原则来计算。如果某零件在最大起飞、最大连续和最大巡航三种状态下相应的最大应力为 " % "& % "’,工作时间分别为 " ( " &( " ’,工作温度为 ) %)& %)’,其材料所对应的持久强度为 *+、*+&、*+’,对于每种状态下的强度储备为
*+ *+& *+’
,-.,&-.,’-
" "& "’
如果试车中用最大起飞来模拟其他两种状态,当仍保持强度储备 ,&和 ,’时,则在 )条件下换算持久强度为
/*+ -,& " /*& -,’ "根据 /*+、0*+,从温度为 )的持久强度曲线分别查出它们所对应的时间 "/及 "0,那么循环中总考核时间应为
" -" 1 "/ 1 "0
(&)某些工况下出现的影响因素
对于只限于某些工况下出现的寿命影响因素,这些载荷重复了一定次数后零件就损坏,例如热疲劳、振动疲劳和重复性静载荷等,加速任务试车循环中,应使其包含这些因素的工况,在次数上和时间上与使用任务相同。
高循环疲劳零件,如压气机叶片、金属导管和壳体等,其寿命取决于疲劳极限或疲劳强度,如钢料的疲劳极限循环数为 23。发动机如在 42225 6 7+的转速下考核只运转 &89,但是对于有色金属疲劳强度循环数为 23 : 28,需要更长运转时间才能满足考核要求。通过规范中规定为 ’ ;23次循环。
%结构对于激励的基频或谐频产生共振响应时,振动应力达到最大,发动机工作时只允许瞬态过渡过程迅速通过,而不允许在这些点上停留。因此试车循环中要包括实际使用中转速过渡的总次数和相应的转速变化率。对于关键的共振状态,应在试车中延长停留时间以便考核其可靠性。
&低循环疲劳,加速任务试车中载荷循环次数和特点应与使用中情况相同。主要的类型为:从 2<最大 <2的 =型循环,用来考核受热冲击的零件(如火焰筒、涡轮叶片、盘和尾喷管等)和受重复静载荷的零件(如支座、机匣和叶片榫头等),在起飞状态下保持不少于 &7+以便充分加热盘件,各阶段之间有足够的时间来冷却盘。
对于加速与减速,用来考核承受温度应力的涡轮盘强度,封严篦齿的耐磨性(因冷、热引起间隙变化而造成磨损)。对于周期性接通与断开工作,用来考核加力燃烧室、反推力装置、可调尾喷口的热冲击、重复静载荷以及磨损敏感的零部件。
对于较长寿命发动机酌试车,将复杂的飞行使用循环折算成试车用标准应力循环以便缩短试车时间,但还需取得发动机的实际飞行应力剖面。将此剖面分解成单个的应力循环,用修正的古德曼图,将次循环换算成 2<最大 <2的主循环,利用 >—?曲线和迈纳原理,将复杂飞行的若干种循环,通过疲劳损伤线性叠加,即可折算出一次飞行用标准应力循环表示的疲劳损伤,其数学表达式为
B 7" < 7
+@A -’( • )
6C6C <  7+77+D
@A B
•2E&•
 
式中, " ———起飞状态下的标准应力循环次数;
" ———标准应力循环的最大应力;
 ———材料的极限强度;
%&’(、%&% ———第 %个循环的最大、最小应力;
)———材料常数,一般取 ) *+,-.。
(/)载荷变化影响不大
对于发动机工况改变下载荷变化而影响不大的零部件,如轴承齿轮等,它们的寿命取决于接触应力和磨损,即使在起飞状态下工作,所需试验时间也缩短不多。这些零部件只有用增加载荷的办法来缩短试验时间,但是这要求积累充分的试验资料并建立有效的故障模型。例如轴承,可用增加卸荷腔压力来增大其轴向力。
对于齿轮可用减少齿轮接触面积增大接触应力的办法进行加速等效试验。还可以在燃淍及滑油中添加附加剂增强磨损作用来达到加速寿命试验目的。但这些方法适合应用于部件考核中,若在整机加速任务试验中应用则有局限。
(0)不能用一种载荷模拟多种作用因素
加速任务试验中,若不能用一种载荷来模拟多种作用因素,则在大多数情况下,制定循环时只模拟影响强度及寿命的主要因素。例如工作叶片很少出现气动弯曲损伤,如出现气动颤振,应从发动机工作范围内排除,因此多数情况下只模拟疲劳损坏这一主要因素。
五、典型加速任务试车举例
综上所述,加速任务试车程序中,应考虑在一次完整飞行循环中所经受的最恶劣瞬变条件,包括全部大功率状态、加速和减速状态,而删去对持久强度、低循环疲劳强度和热冲击等影响不大却占时很长的巡航状态。
必须考虑发动机使用的各个方面,如空中飞行任务、地面调整试车和地面台架试车等;飞行测量数据和试验站记录数据等;现有使用任务调查情况。根据搜集的任务剖面组成综合任务剖面,然后运用优化法删除次要成分,制定出试车循环,如图 . 10 1/所示。

图 . 10 1/2加速任务试车循环的制订步骤
 
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