航空发动机部件激光冲击强化研究进展与展望

航空发动机部件服役环境恶劣、工作载荷复杂,容易发生高周疲劳断裂,严重影响发动机安全可靠性.激光冲击强化是一种新兴的表面塑性强化技术,可通过残余压应力预制和微观组织改善显著提升金属材料高周疲劳性能,已在航空发动机部件生产和修理中实现了批量化应用.将深入讨论风扇/压气机叶片、涡轮叶片、涡轮盘、机匣、作动筒、导管、齿轮等部件激光冲击强化研究进展和应用情况及有待解决的问题,分析总结近年来航空发动机部件激光冲击强化研究历程及特点,并就未来设备、机理、工艺和应用等方面研究进行展望,希望通过全行业、全技术链的力量创新协同,推动激光冲击强化技术在我国航空发动机部件上的规模化工业应用.     

工艺参数对航空发动机叶片激光熔覆开裂敏感性的影响

研究了不同激光熔覆工艺参数和添加不同稀土含量对航空发动机叶片铸造缺陷激光熔覆开裂敏感性的影响。结果表 明,选择适当的熔覆工艺参数和稀土含量可在镍基高温合金叶片上得到无裂纹的涂层,从而达到修复和强化叶片的目的。     

航空发动机涡轮叶片叶尖损伤修复自适应加工技术研究与应用

损伤的涡轮叶片修复对航空发动机的检修及延寿具有重要意义。综述了某镍基铸造高温合金涡轮工作叶片修复技术的研究进展,重点介绍了叶尖部位自适应机械加工的修复方法,深入阐述了试验加工过程与验证结果,并对涡轮叶片修复技术的发展前景进行了展望。     

面向航空铸造叶片检测的线激光传感器设计与实现

航空涡轮叶片是航空发动机的核心部件之一,内部结构复杂,铸造精度要求髙,传统接触式三坐标检测或人工卡板检测效率低下,难以满足叶片全检需求。设计了一款面向航空铸造涡轮叶片检测用线激光传感器,建立了线激光三角测量数学模型,通过控制变量法优化传感器结构参数,实验测试证明双球距离精度可达0.02 mm.本文设计的线激光测量传感器,可推广应用于航空铸造叶片型面检测、核电锻造叶片余量检测与变形矫正等,具有广泛的应用前景。     

镍基单晶涡轮叶片榫头疲劳裂纹扩展寿命研究

设计航空发动机涡轮叶片榫头/榫槽接触模拟试验件,基于涡轮叶片的实际工况,进行了榫头/榫槽接触疲劳试验。基于Paris公式提出了榫头接触疲劳裂纹扩展寿命模型,并采用晶体滑移有限元程序对涡轮榫头/榫槽接触进行了有限元模拟。有限元分析得到的疲劳裂纹扩展寿命与试验结果相符,表明提出的疲劳裂纹扩展寿命模型可用于指导分析榫头寿命。     

航空发动机涡轮叶片损伤分析

航空发动机涡轮叶片长期工作在高温、高压的恶劣环境中,容易出现热障涂层脱落、烧蚀、裂纹、腐蚀等损伤。分析了高压涡轮叶片损伤产生的原因,介绍了实际中常见的几种损伤类型,并对其检测技术进行了阐述。     

航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析

航空发动机因为制造难度高,而且技术复杂,当前世界上也只有少数几个国家可以设计和制造航空发动机,我国逐步开始对航空发动机的设计制造进行研究,让自身的制造水平进一步提高。空心涡轮叶片是高性能航空发动机生产制造过程中的重要零部件在生产制造方面难度较大,对我国的航空制造企业产生了一定的困扰,本文重点对航空发动机涡轮叶片精密成型技术进行分析研究,以供参考。     

航空发动机涡轮叶片热冲击试验

某型航空发动机涡轮叶片在使用过程中发生疲劳断裂故障，为避免故障再次发生，对涡轮叶片的材料和结构进行改进，以提高涡轮叶片的振动疲劳强度和热疲劳强度。对改进前后的涡轮叶片进行热冲击试验，论述了试验原理，介绍了试验过程，并分析了试验结果。试验结果表明，改进后涡轮叶片的平均温度比原涡轮叶片低，叶身温度分布更均匀。进气边是涡轮叶片最易产生热疲劳裂纹的部位，改进后涡轮叶片的热疲劳寿命更长。     

某航空发动机单晶涡轮叶片研制及应用

某航空发动机所用的K465合金高压涡轮叶片在使用条件下的强度安全裕度较低,在使用考核中造成了高压涡轮叶片烧蚀断裂故障。为保证发动机的性能、寿命及材料整体匹配性的要求,开展了某单晶高温合金及涡轮叶片的研制及应用研究。研制的单晶高温合金不但具有卓越的高温性能,而且还具有优异的工艺性能和抑制再结晶能力。批量试制出了合格的某发动机单晶涡轮叶片,形成了一系列该单晶涡轮叶片工程化制备生产用工艺规范和单晶叶片铸件验收暂行技术条件;单晶涡轮叶片试验件已通过了热冲击试验、振动疲劳试验、转子超温超转试验和发动机整机长期试车试验考核,经受住了严苛的考验。该单晶叶片的研制成功,填补了国内同类产品的空白,该研究成果也可用于其他高推比发动机。     

浅谈航空发动机叶片的检测与维修

涡轮叶片是航空发动机的重要组成部分,具有温度高、负荷大、结构复杂等特点,检测与维修质量与工作的耐久性和使用寿命密切相关。本文进行航空发动机叶片的检测与维修研究,分析了航空发动机叶片失效模式,总结了航空发动机叶片失效检测技术与维修技术。通过以上研究表明：先进的检修技术在航空发动机叶片维修中得到广泛的运用,极大地改善了其运行的可靠性和降低了使用寿命成本。     

CAE-Based six sigma robust optimization for deep- drawing process of sheet metal

In the design phase of an aircraft engine, integrated design and accurate performance simulations have become essential. Predictive integrated system modeling is now a pressing issue in the design of aircraft engines. For computationally-intensive analysis, components may be distributed across heterogeneous computing architectures and operating systems. However, the traditional distributed systems are not sufficiently robust or flexible to support the integration and distributed simulation. Designers and engineers may face these difficulties when designing aero engine systems that need to evolve and change rapidly. Grid computing may be introduced to mitigate these problems. This paper develops a system, which serves as a scientific co-laboratory. It provides a flexible environment for defining, modifying, and simulating component-based aero gas turbine models, and enables users to customize and extend the framework to add new functionality or adapt simulation behavior as required. A distributed gas turbine engine model is developed and simulated to illustrate the use of the framework.     

先进焊接技术在发动机整体叶盘修复中的应用

整体叶盘是现代航空发动机的一种新型结构部件,对于提高发动机性能具有重要作用。当整体叶盘在加工过程中出现缺陷或在使用过程中发生损伤,如果无法进行修复,将导致整个叶盘报废,并造成巨大的经济损失。可见,整体叶盘的修复技术是整体叶盘应用和发展的瓶颈。本文研究了整体叶盘损伤失效的特征,分析了激光熔焊、钨极氩弧焊、激光熔覆、激光成形修复及线性摩擦焊等5种修复技术的工艺特点及应用情况,就整体叶盘修复技术的发展提出了建议。     

航空发动机全流程参数试验中温度和压力测量综述

航空发动机全流程参数测量是发动机研制阶段的重要环节,是全面了解发动机性能的唯一手段。国内外各大发动机研究机构和工厂对此都非常重视并相当保密。对国内外航空发动机全流程参数测量发展状况进行了介绍,主要对试验中发动机温度和压力的测量技术进行了归纳和分析。     

某型发动机涡轮盘榫齿裂纹分析

发动机涡轮盘榫齿裂纹断裂导致叶片甩出,多次发生等级事故。本文通过对随机抽取经使用后返修发动机的统计分析,得出榫齿裂纹故障分布服从威布尔分布、榫齿裂纹失效大都属于高周疲劳性质的结论,为估算机件可靠性,确定机件最优的维护制度提供理论依据。     

H990航空发动机连杆加工新工艺

裂解工艺是航空发动机连杆制造的一项新技术,文章介绍了航空发动机对连杆质量的特殊要求,分析了连杆材料与热处理对裂解加工工艺的影响,并用20CrMoA低合金结构钢作为连杆材料,通过恰当的热处理工艺,满足了航空发动机对连杆的特殊需求。在此基础上重点讨论了裂解工艺的原理及其主要影响因素。通过试验,确定了裂解工艺孔的位置、数量及尺寸,确定裂解槽槽深、张角和曲率半径的取值及加工手段,设计了同步定行程的浮动式裂解装置,提高了裂解质量及裂解可靠性,解决了用裂解加工工艺取代传统加工工艺生产航空发动机连杆的工艺难题,减少了加工工序,降低了生产成本,简化了加工设备和工具,强化了航空发动机连杆的综合机械性能。     

Laser drilling assisted with jet electrochemical machining for the minimization of recast and spatter

Laser drilling is increasingly becoming the method of choice for precision drilling for a variety of components. The most important application is the drilling of fine cooling holes in aero turbine engine components such as nozzle guide vanes and blades. However, a number of defects such as recast, spatter and heat-affected zone limit the application. The elimination of these defects is the subject of intense research. This paper presents a novel hybrid process of laser drilling assisted with jet electrochemical machining (JECM-LD) which can minimize the recast and spatter. The process is based on the application of a jet electrolyte, being aligned coaxially with the focused laser beam, on the workpiece surface. The effects of the jet electrolyte during the process mostly consist of electrochemical reaction, effective cooling with materials and transporting debris. JECM-LD experiments were performed on 0.5-mm thickness 321 stainless steel with pulsed Nd:YAG laser at second harmonic wavelength. The optical microscope and scanning electron microscope were used to detect the experimental results. It is found that the spatter has been reduced more than 95%, and recast has been reduced more than 90% during the JECM-LD compared with laser drilling in ambient atmosphere conditions.     

基于航空发动机的总装脉动生产线技术

文中从航空发动机装配生产的自身特点入手,结合中国航空发动机发展的实际需求,设计了一种符合中国航空发动机装配特点的柔性化总装脉动生产线。通过对生产线柔性和效率的深度剖析与航空发动机装配工艺的实际调研,并根据脉动式生产线在航空发动机总装过程中的具体应用,提出了涵盖两大价值流、AGV(自动导引运输车)式发动机装配平台、贯穿整个生产流程的 AGV 中央控制系统和装配质量数据系统以及提高装配质量和效率的装配检测工具的装配理念,以此实现航空发动机脉动式装配以及装配数据的追溯与实时控制,高效精准地辅助航空发动机的总体装配。     

基于分形维数的转子—机匣系统故障诊断研究

基于相空间重构,在优选重构参数的基础上,将分形维数应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断.建立以关联维数为特征量的故障诊断方法,实际诊断航空发动机转子-机匣系统故障;提出以Lyapunov维数为特征量的故障诊断新方法,并实际应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断,弥补关联维数等分形维数计算中无标度区难以精确确定、限制分形维数在故障诊断中的实际应用的不足.     

基于Lyapunov指数能谱熵的转子—机匣系统故障诊断研究

提出基于Lyapunov指数能谱熵的航空发动机转子-机匣系统状态识别和故障诊断新方法.基于Lyapunov指数谱,提出并定义系统Lyapunov指数能谱熵;在基于实测的航空发动机机匣振动时间序列求解系统不同故障状态的Lyapunov指数谱的基础上,获得系统不同故障状态下的Lyapunov指数能谱熵,并将其应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断.研究结果表明,航空发动机机匣振动时间序列在不同单一故障状态下具有不同的Lyapunov指数能谱熵,此时可以Lyapunov指数能谱熵作为识别其状态的新特征量.     

基于HE-SVDD的航空发动机工作状态识别*

针对人工识别航空发动机工作状态的复杂性和耗时性,提出一种基于超椭球分类面支持向量数据描述(HESVDD)的快速识别方法。首先构建了一个根据训练样本分布特征可调的HE-SVDD分类器,使之具有从大规模飞行数据中快速识别发动机工作状态的能力;然后研究了航空发动机状态识别的参数选取和样本生成问题;最后采用HE-SVDD对两个飞行架次的发动机工作状态进行了识别。结果表明,该方法能快速准确地识别出发动机的工作状态,可应用于发动机状态的在线或离线监控。