航空发动机叶片的检测与维修

杨中均

摘要：航空发动机叶片是飞机发动机的核心部件之一，对其进行定期的检测与维修是确保发动机安全可靠运行的重要环节。随着航空工业的快速发展和技术的不断进步，航空发动机叶片检测与维修也得到了极大的关注和重视。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。本文通过对航空发动机叶片开展检测与维修研究，总结了航空发动机叶片检测技术与维修技术，以供参考。

关键词：发动机；叶片；检测维修

引言

叶片是航空发动机的关键部件，如在大涵道比商用航空发动机中叶片占据了大约40%的工作量。叶片价格高昂，若叶片修复成本低于新叶片的70%，则认为修复工作是值得的，所以大部分叶片损伤属于可修复范畴。据统计，我国民航维修投入成本较发达国家高出10-15%，其中航空发动机维修成本占55%。在我国民航发展阶段，如何正确处理设计、制造和维护之间的关系，保障可靠性同时降低维修成本，研究并最终提出相应的维修方法是摆在我国航空工业面前的一项紧迫课题。由此可见，研究航空发动机叶片的检测与维修具有重要的现实意义。

1航空发动机叶片检测技术现状

在检测验收技术标准方面，我国航空发动机叶片检测验收技术的标准体系正在逐步建立和完善。根据国际标准和国内实际需求，我国制定了一系列相关技术标准，如民机叶片检测验收技术标准体系，这些标准对于叶片参数术语及定义、风扇叶片、压气机转子叶片、压气机静子叶片、涡轮转子叶片以及涡轮静子叶片的检测验收规范进行了详细的规定，为叶片检测验收提供了技术指导。但是，针对航空发动机叶片缺陷检测验收技术尚未完全建立完整的技术标准，缺乏一套统一的、全面的叶片检测验收技术标准。

航空发动机叶片检查验收的技术规范，主要涉及叶片参数概念和规定、风扇叶片检查验收技术规范、压气机转子叶片检查验收技术规范、压气机静子叶片检查验收技术规范、涡轮转子叶片检查验收技术规范和涡轮静子叶片检查验收技术规范等。为了符合我国航空发动机实际情况，在叶片检测验收技术标准制定的过程中，要结合叶片类型，构建具有针对性的技术标准规范。

2航空发动机叶片检修技术

2.1机上孔探检测

机上孔探检测是通过在发动机透平箱内的一个探头，通过孔探仪对涡轮叶片进行目视检测。该技术无需拆装发动机，直接在飞行器上完成，既方便又快速。孔探检测能较好地检测出涡轮叶片的烧熔、腐蚀和脱块，可以帮助了解、掌握涡轮的技术和健康状况，从而对涡轮叶片进行全面检查，确保发动机的正常运行。

2.2修理车间检测前的预清洗处理

在涡轮叶片的表面，附着着燃烧后的沉积物质、涂层和高温氧化腐蚀形成的热蚀层。积碳会导致叶片的壁厚增大，从而导致原来的气流通路发生变化，从而降低涡轮效率；而热腐蚀则使叶片的力学性能下降；而且由于积碳叶的存在，对叶片表面的损害进行了遮蔽，使得检测变得困难。所以在对叶片进行监控和维修之前，必须对其进行积炭清理。

2.3叶片完整性检测

以往采用“硬”测量仪如角规、卡尺等对航空发动机的叶身径进行检测，这种方法简单，但容易受到人工干扰，存在准确度不高、检测速度慢等缺陷。随后，基于坐标测量机，编写了用于微机自动控制的应用程序，开发了用于叶身几何尺寸的测量系统，通过对叶身进行自动检测，与标准叶型进行对比，自动给出误差测试结果，以判定叶片的可用程度及所需的维修方法。虽然不同厂家的座标测量仪在特定技术上存在差异，但是具有如下共性：自动化水平高，探测快速，一般1分钟即可完成一个叶片的探测，具有很好的扩展能力，通过修改一个标准的叶型数据库即可实现对各种类型叶片的检测。

3航空发动机叶片维修

3.1热喷涂技术

（1）耐磨涂层

航空发动机零部件中广泛采用的是钴基、镍基、碳化钨基等耐磨涂层，以降低航空发动机运行时的振动、滑动、碰撞、摩擦等摩擦造成的摩擦，提高性能和使用寿命。

（2）耐热涂层

为了增加推力，现代航空发动机需要将涡轮前的温度提高到最大。这样，涡轮叶片的工作温度就会随之升高。尽管采用了耐热材质，但还是难以达到使用的要求。试验结果表明，在涡轮叶片表面涂耐热涂层，可以改善零件的耐热性，避免零件的变形、开裂。

（3）可磨耗涂层

在现代航空发动机中，涡轮是由多个水平的静叶构成的机壳和一个固定于圆盘上的转子叶片构成。为了提高发动机的效能，静子和转子的两个部件间的间距要尽可能地减小，这个间隙包含转子叶尖和固定外环的“叶尖间隙”，以及每每级转子－机箱的“级间间隙”。为了减小间隙过大造成的空气泄露，理论上要求这些空隙尽量为零，因为生产部件的实际误差和安装误差很难实现；此外，在高温、高转速的情况下，轮盘也会发生纵向移动，使叶片沿径向“增长”。由于工件的绕曲变形、热胀冷缩等原因，采用喷涂磨损涂料，使其具有最小的意识间隙，也就是在叶片与叶片顶部附近的表面上喷涂各种涂料；在转动的部件与其发生摩擦时，涂层会产生牺牲磨损，从而将间隙减至最小。

3.2喷丸强化

喷丸强化技术是利用高速度弹丸冲击工件的表面，在工件表面产生残留的压应力，并在一定程度上形成了一种强化材料，以提高产品的疲劳强度，降低材料的应力腐蚀性能。

（1）干喷丸强化

干式喷丸强化技术是利用离心力作用，在工件表面形成一种具有一定厚度的表面强化层。干式喷丸技术虽然设备简单、效率高，但是在批量生产过程中仍存在着粉尘污染、噪音大、弹丸消耗大等问题。

（2）水喷丸强化

水喷丸与干喷丸具有相同的增强机理，不同之处在于，它通过快速移动的液态颗粒来代替弹丸，从而降低了干干喷丸过程中的粉尘对环境的影响，从而提高工作环境。

（3）旋板强化

美国3M公司研制了一种新型的喷丸增强工艺，它的强化方法就是用带着弹丸的旋板，在高速转动下，对金属表面进行连续的打击，形成一种表面强化层。旋板强化是指当高速弹丸冲击到叶片上时，叶片的表面会快速膨胀，使其在某一深度处产生塑性变形。变形层厚度与弹体冲击强度及工件材料的力学性能有关，一般可达到0.12-0.75mm。通过调整喷丸工艺，可以获得适当的变形层厚度，在喷丸作用下，在叶片表面发生塑性变形时，邻近次表面也会发生变形。但与表面相比，次表面的变形量要小，在没有到达屈服点的情况下，仍处于弹性形变阶段，所以表面和下层之间的非均匀塑化是不均匀的，能引起喷涂后的材料产生残留应力变化。试验结果表面，喷丸后表面有残留的压缩应力，而在某一深度下，次表面处出现拉伸应力，表面的残余压缩应力是次表面的几倍，这种残余应力分布非常有利于改善抗疲劳强度和抗腐蚀能力。因此，喷丸强化技术对于延长产品的使用寿命，改善产品的质量起着十分重要的作用。

3.3涂层修复

在航空发动机上，很多先进的涡轮叶片都采用了涂料技术，以改善其抗氧化、抗腐蚀、耐磨等特性；但是，由于叶片在使用中会出现不同程度的损伤，所以在叶片维修时必须对其进行修补，通常是将原来的涂层剥离，然后再涂上一层新的涂料。

结语

综上所述，航空发动机叶片检测与维修对于航空工业的发展和飞行安全具有重要意义，本文在研究过程中基于我国航空发动机叶片检测技术的现状，对航空发动机叶片检测与维修技术进行了总结，旨在提高叶片检测的准确性、效率和可靠性，为航空工业的发展和飞行安全提供有力的技术支持。

参考文献

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[2]尤敬业,何娟娟.航空发动机叶片检测与裂纹分析[J].计测技术,2016,36(S1):74-75.