陈光老师给发动机盲上课,F15,F16,F18,B1等军民用飞 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 22:11:45


1 .1 .1   风扇叶片甩脱使 B 1B全面停飞
1991 年 1 月 17 日,海湾战争爆发时,在美国空军服役共有 97 架 B 1 轰炸机。这些飞机却因 F101 发动机故障全部趴窝,影响了正常的飞行。1990 年 10 月初,一架 B 1B轰炸机刚
飞到 1 800 m 高度时, 1 号发动机突然起火,飞机紧急着陆。检查发现发动机第 1 级风扇转子的一片叶片断裂,造成锁住所有叶片的卡环损坏,导致这—级全部叶片从轮盘上甩出,使发动机失火。为研究这一故障原因及处理意见,空军当局下令 B 1B 轰炸机在 10 月 5 日至 17 日期间停飞待处理。刚刚结束 “禁闭” 期恢复飞行后,又有一架飞机在着陆后立即复飞的训练中地面人员发现飞机的 3 号发动失火,立即命令飞机紧急着陆,经检查又是第 1 级风扇叶片锁叶片的卡环损坏,使 8 片叶片甩离轮盘,造成风扇部件严重损坏,并引起发动机失火。因此,美国战略空军司令部再次下令,驻扎在 4 个空军基地的 97 架 B 1B 再次停飞到 1991 年 2 月日。此时海湾战争爆发,这一故障致使 B 1B轰炸机未能参战。经过对故障的认真分析和试验研究,发现原设计的锁住叶片的卡环强度不够,是这两次事
件的肇事原因。据统计,自 1986 年 6 月 29 日第 1 架 B 1B 加入美国空军服役到 1990 年底发动机累计工作时间超过 10 万小时,曾出现 6 次叶片甩离事件。
1 .1 .3   改进措施
首先改进卡环的设计。将原来由不锈钢材料制造的厚度为 1 .6 mm 的卡环,改用镍基合金制造,厚度加大到 3 .68 mm。卡环厚度加大后, 强度提高约 2 .5 倍。更换材料使它的疲劳强度与耐腐性能均得到提高。新的卡环于 1991 年 2 月开始在飞机上换装,每天换装 20 台发动机(即 5 架飞机) ,到 8 月底 B 1B全部换装完毕。为解决叶片断裂问题,发动机生产厂家 GE 公司还对风扇转子做了改进设计。在风扇叶片根部加装减振块,以降低风扇叶片的振动应力(可降低 1 / 3) ,计划在两年内可以达到使用状态。在未采用减振块之前,飞机每次飞行后,地勤人员需要爬进进气道,目视检查每个风扇叶
片是否被外物打伤,另外还要定期用涡流裂纹检测仪检查所有叶片。20 世纪 90 年代后期,GE 公司还采用激光冲击强化 LSP 对风扇叶片进行强化处理,以提高叶片的疲劳强度。

1 .1 .1   风扇叶片甩脱使 B 1B全面停飞
1991 年 1 月 17 日,海湾战争爆发时,在美国空军服役共有 97 架 B 1 轰炸机。这些飞机却因 F101 发动机故障全部趴窝,影响了正常的飞行。1990 年 10 月初,一架 B 1B轰炸机刚
飞到 1 800 m 高度时, 1 号发动机突然起火,飞机紧急着陆。检查发现发动机第 1 级风扇转子的一片叶片断裂,造成锁住所有叶片的卡环损坏,导致这—级全部叶片从轮盘上甩出,使发动机失火。为研究这一故障原因及处理意见,空军当局下令 B 1B 轰炸机在 10 月 5 日至 17 日期间停飞待处理。刚刚结束 “禁闭” 期恢复飞行后,又有一架飞机在着陆后立即复飞的训练中地面人员发现飞机的 3 号发动失火,立即命令飞机紧急着陆,经检查又是第 1 级风扇叶片锁叶片的卡环损坏,使 8 片叶片甩离轮盘,造成风扇部件严重损坏,并引起发动机失火。因此,美国战略空军司令部再次下令,驻扎在 4 个空军基地的 97 架 B 1B 再次停飞到 1991 年 2 月日。此时海湾战争爆发,这一故障致使 B 1B轰炸机未能参战。经过对故障的认真分析和试验研究,发现原设计的锁住叶片的卡环强度不够,是这两次事
件的肇事原因。据统计,自 1986 年 6 月 29 日第 1 架 B 1B 加入美国空军服役到 1990 年底发动机累计工作时间超过 10 万小时,曾出现 6 次叶片甩离事件。
1 .1 .3   改进措施
首先改进卡环的设计。将原来由不锈钢材料制造的厚度为 1 .6 mm 的卡环,改用镍基合金制造,厚度加大到 3 .68 mm。卡环厚度加大后, 强度提高约 2 .5 倍。更换材料使它的疲劳强度与耐腐性能均得到提高。新的卡环于 1991 年 2 月开始在飞机上换装,每天换装 20 台发动机(即 5 架飞机) ,到 8 月底 B 1B全部换装完毕。为解决叶片断裂问题,发动机生产厂家 GE 公司还对风扇转子做了改进设计。在风扇叶片根部加装减振块,以降低风扇叶片的振动应力(可降低 1 / 3) ,计划在两年内可以达到使用状态。在未采用减振块之前,飞机每次飞行后,地勤人员需要爬进进气道,目视检查每个风扇叶
片是否被外物打伤,另外还要定期用涡流裂纹检测仪检查所有叶片。20 世纪 90 年代后期,GE 公司还采用激光冲击强化 LSP 对风扇叶片进行强化处理,以提高叶片的疲劳强度。
LZ加油,科普好贴呀。


1 .2   封严篦齿环断裂使 350 架 F 16 战斗机停飞
从 1994 年 7 月起,在不到两个月的时间内,先后摔了 4 架美国制造的 F 16 战斗机(埃及空军和以色列空军各摔两架)。在这么短的时间内,由于同一故障,连续摔掉 4 架飞机,这在航空史上是少有的,因而引起美国空军和发动机制造商 GE 公司的重视。
F 16 是一种单发单座轻型战斗机,主要用于空战,也可用于近距空中支援, 1978 年底开始装备美国空军。它不仅是美国的主力战斗机,而且也是出口最多的战斗机。到 1993 年春,F 16 订货达 3 835 架,其中 2 203 架为美国空军订货。
1 .2 .1   造成事故的原因
经对事故调查、 分析和研究,表明:造成 4 架 F 16 摔机的原因是该发动机高压涡轮后轴的封严篦齿环断裂,断裂的碎片打坏低压涡轮,最终造成发动机损坏。1988 年,一架 B1 B 轰炸机也是由于发动机( F101)的高压涡轮后轴封严环断裂而失事。这两型飞机的发动机虽然型号不同,但它们的核心机相同,损坏部位的结构也完全一样,当 B 1B 出事后, 被认为是封严篦齿间隙留得不够而造成的。因此,从 1989 年起,新生产的发动机将此间隙加大了 2 倍。在这次连续摔了 4 架飞机后,再次进行故障分析,发现封严间隙过大,引起篦齿环裂纹,而轴上的减振卡环未能控制裂纹的扩展,这是造成失事的主要原因。再回顾过去几年中,几种装用了F101、 F110 发动机的飞机失事事件中,有 8 架不同型号的飞机 B 1B、 F 14 和 F 16 都是由
同一原因造成的。
1 .2 .2   改进措施
针对上述情况,决定恢复到原来的间隙值,结构上也稍做些修改。例如,将原用的卡环形减振环改为减振衬套。这样,需生产新的高压涡轮后轴,并将发动机从飞机上拆下换轴,而受影响的不仅是 F 16 战斗机,还包括发动机结构相近的那些飞机,如 B 1B、 B 2 和 F 14。大约有 500 余台发动机需要换新轴。为此,从 1994 年底起,美国空军有 150 架 F 16 停飞,外国空军有200 架 F 16 停飞,总共5 架 B 2 轰炸机中有两架停飞,还有一些 F 14D 停飞。由于发动机一个零件出故障,造成大批飞机停飞,这在航空史上也是少有的。

1 .2   封严篦齿环断裂使 350 架 F 16 战斗机停飞
从 1994 年 7 月起,在不到两个月的时间内,先后摔了 4 架美国制造的 F 16 战斗机(埃及空军和以色列空军各摔两架)。在这么短的时间内,由于同一故障,连续摔掉 4 架飞机,这在航空史上是少有的,因而引起美国空军和发动机制造商 GE 公司的重视。
F 16 是一种单发单座轻型战斗机,主要用于空战,也可用于近距空中支援, 1978 年底开始装备美国空军。它不仅是美国的主力战斗机,而且也是出口最多的战斗机。到 1993 年春,F 16 订货达 3 835 架,其中 2 203 架为美国空军订货。
1 .2 .1   造成事故的原因
经对事故调查、 分析和研究,表明:造成 4 架 F 16 摔机的原因是该发动机高压涡轮后轴的封严篦齿环断裂,断裂的碎片打坏低压涡轮,最终造成发动机损坏。1988 年,一架 B1 B 轰炸机也是由于发动机( F101)的高压涡轮后轴封严环断裂而失事。这两型飞机的发动机虽然型号不同,但它们的核心机相同,损坏部位的结构也完全一样,当 B 1B 出事后, 被认为是封严篦齿间隙留得不够而造成的。因此,从 1989 年起,新生产的发动机将此间隙加大了 2 倍。在这次连续摔了 4 架飞机后,再次进行故障分析,发现封严间隙过大,引起篦齿环裂纹,而轴上的减振卡环未能控制裂纹的扩展,这是造成失事的主要原因。再回顾过去几年中,几种装用了F101、 F110 发动机的飞机失事事件中,有 8 架不同型号的飞机 B 1B、 F 14 和 F 16 都是由
同一原因造成的。
1 .2 .2   改进措施
针对上述情况,决定恢复到原来的间隙值,结构上也稍做些修改。例如,将原用的卡环形减振环改为减振衬套。这样,需生产新的高压涡轮后轴,并将发动机从飞机上拆下换轴,而受影响的不仅是 F 16 战斗机,还包括发动机结构相近的那些飞机,如 B 1B、 B 2 和 F 14。大约有 500 余台发动机需要换新轴。为此,从 1994 年底起,美国空军有 150 架 F 16 停飞,外国空军有200 架 F 16 停飞,总共5 架 B 2 轰炸机中有两架停飞,还有一些 F 14D 停飞。由于发动机一个零件出故障,造成大批飞机停飞,这在航空史上也是少有的。


1 .3   钛机匣着火造成 F / A 18 战斗/ 攻击机坠毁
1987 年 11 月美国五角大楼宣布,在1987 年一年内,美国海军损失的 9 架 F/ A 18 战斗/攻击机中,有 4 架是由于 F404 发动机钛着火造成的。F/ A 18 于 1978 年 11 月首飞到 1986年初, F404 发动机已累积飞行达 100 万小时。在投入使用后的六七年时间内,从未发生过钛机匣着火问题。但是到了 1987 年却突然冒出来严重影响飞机飞行安全的重大问题。
1 .3 .1   着火原因
由于 F 404 发动机的高压压气机前几级转子和机匣均采用钛合金制造,当发动机长期工作以后,压气机叶片受到外来物的冲刷磨蚀,叶型发生了变化,改变了它原有的自然振动频率,在发动机某些工况下,引发第 1、 3 级转子叶片折断。折断后的断片卡在转子叶尖与机匣之间,随着转子旋转而在机匣内摩擦,产生大量的摩擦热,引起钛合金自燃着火。着火后,很快将叶片烧坏,机匣烧穿。火焰继续外窜,烧穿外涵的钛合金机匣及发动机短舱,烧坏飞机其他系统的设备,最终导致飞机失事。
1 .3 .2   防止钛着火的措施
首先对转子叶片加强和调频。F404 发动机着火事故发生后,首先修改了第 1、 3 级转子叶片的设计,避免在使用时间很长以后,出现共振现象。另外,将钛制压气机机匣改用 M152 合金钢, 外涵机匣由 钛合金改为 PMR15 复 合材料。改用材料 后, 发动机 重量仅增 加了0 .454 kg。 与 F404 核心机结构相同的 CFM56 发动机,随后也将高压压气机机匣的材料由钛合金改为 M152 合金钢。

1 .3   钛机匣着火造成 F / A 18 战斗/ 攻击机坠毁
1987 年 11 月美国五角大楼宣布,在1987 年一年内,美国海军损失的 9 架 F/ A 18 战斗/攻击机中,有 4 架是由于 F404 发动机钛着火造成的。F/ A 18 于 1978 年 11 月首飞到 1986年初, F404 发动机已累积飞行达 100 万小时。在投入使用后的六七年时间内,从未发生过钛机匣着火问题。但是到了 1987 年却突然冒出来严重影响飞机飞行安全的重大问题。
1 .3 .1   着火原因
由于 F 404 发动机的高压压气机前几级转子和机匣均采用钛合金制造,当发动机长期工作以后,压气机叶片受到外来物的冲刷磨蚀,叶型发生了变化,改变了它原有的自然振动频率,在发动机某些工况下,引发第 1、 3 级转子叶片折断。折断后的断片卡在转子叶尖与机匣之间,随着转子旋转而在机匣内摩擦,产生大量的摩擦热,引起钛合金自燃着火。着火后,很快将叶片烧坏,机匣烧穿。火焰继续外窜,烧穿外涵的钛合金机匣及发动机短舱,烧坏飞机其他系统的设备,最终导致飞机失事。
1 .3 .2   防止钛着火的措施
首先对转子叶片加强和调频。F404 发动机着火事故发生后,首先修改了第 1、 3 级转子叶片的设计,避免在使用时间很长以后,出现共振现象。另外,将钛制压气机机匣改用 M152 合金钢, 外涵机匣由 钛合金改为 PMR15 复 合材料。改用材料 后, 发动机 重量仅增 加了0 .454 kg。 与 F404 核心机结构相同的 CFM56 发动机,随后也将高压压气机机匣的材料由钛合金改为 M152 合金钢。


1 .4   涡轮叶片断裂造成 175 架 F 15E战斗机停飞
1993 年 4 月和 6 月,曾有两架 F 15E 在飞行中遇到了发动机第 2 级低压涡轮叶片断裂的严重故障。当时认为叶片铸造质量有问题。1994 年 6 月 10 日,一架 F 15E 在爬升时一台发动机的第 2 级涡轮工作叶片断裂,断片打穿发动机机匣,飞机紧急迫降在一民用机场。1994 年 8 月 17 日,又一架 F 15E 在做科目训练飞行中,再次发生涡轮叶片断裂故障,断裂叶片被机匣包容住,未击穿机匣。在 1994 年发生上述两次事件后,重新对其进行了分析、 研究,认为是飞机在低空高速飞行时,叶片上的振动与过大的气动负荷促使产生裂纹。因此,提出要严格限制飞机在低空的飞行速度,最大不能大于 1 020 km/ h。另外,对于那些工作循环已超过 200 战术循环的发动机都需拆换。这样,有 175 架 F 15E 受到停飞的处置,占美国空军计划装备 200 架的 88%最终解决方法是将叶片和叶根加宽,相应地将轮盘的轮缘厚度也加宽,以降低叶片承受的应力值。这一改进使发动机重量增加 5 .9 kg。

1 .4   涡轮叶片断裂造成 175 架 F 15E战斗机停飞
1993 年 4 月和 6 月,曾有两架 F 15E 在飞行中遇到了发动机第 2 级低压涡轮叶片断裂的严重故障。当时认为叶片铸造质量有问题。1994 年 6 月 10 日,一架 F 15E 在爬升时一台发动机的第 2 级涡轮工作叶片断裂,断片打穿发动机机匣,飞机紧急迫降在一民用机场。1994 年 8 月 17 日,又一架 F 15E 在做科目训练飞行中,再次发生涡轮叶片断裂故障,断裂叶片被机匣包容住,未击穿机匣。在 1994 年发生上述两次事件后,重新对其进行了分析、 研究,认为是飞机在低空高速飞行时,叶片上的振动与过大的气动负荷促使产生裂纹。因此,提出要严格限制飞机在低空的飞行速度,最大不能大于 1 020 km/ h。另外,对于那些工作循环已超过 200 战术循环的发动机都需拆换。这样,有 175 架 F 15E 受到停飞的处置,占美国空军计划装备 200 架的 88%最终解决方法是将叶片和叶根加宽,相应地将轮盘的轮缘厚度也加宽,以降低叶片承受的应力值。这一改进使发动机重量增加 5 .9 kg。


1 .5   风扇叶片断裂使 200 余架 F 16C / D 战斗机 停飞
1994 年 10 月,一架 F 16C / D 战斗机,由于风扇叶片断裂而造成失事。1995 年 1 月 3 日又一架 F 16C / D 战斗机(安装 F110 GE 129 发动机)在德国某空军基地的一次飞行中,由于发动机的一片风扇叶片断裂并甩出而失事。为预防再次摔飞机,美空军决定安装 F110 发动机的 200 余架 F 16C / D 战斗机立即停飞,以查找故障原因和解决办法。
1 .5 .1   故障原因
经细致的排故和分析工作之后,认为两次事故都是由于发动机吸入外来物将风扇叶片打断造成的。风扇叶片的设计、 制造和材料基本没有问题。
1 .5 .2   改进措施
1995 年 1 月底宣布停飞的飞机恢复飞行。但是每架飞机复飞前,需对发动机的风扇叶片逐片用着色渗透法检查,查看叶片是否有裂纹存在。这项检查工作大约每架飞机需花费 3 h,
另外, 还规定在每次飞行前后都要检查风扇叶片,检查范围比原规定还要大 。而且还降低风扇叶片允许的损伤程度等。

1 .5   风扇叶片断裂使 200 余架 F 16C / D 战斗机 停飞
1994 年 10 月,一架 F 16C / D 战斗机,由于风扇叶片断裂而造成失事。1995 年 1 月 3 日又一架 F 16C / D 战斗机(安装 F110 GE 129 发动机)在德国某空军基地的一次飞行中,由于发动机的一片风扇叶片断裂并甩出而失事。为预防再次摔飞机,美空军决定安装 F110 发动机的 200 余架 F 16C / D 战斗机立即停飞,以查找故障原因和解决办法。
1 .5 .1   故障原因
经细致的排故和分析工作之后,认为两次事故都是由于发动机吸入外来物将风扇叶片打断造成的。风扇叶片的设计、 制造和材料基本没有问题。
1 .5 .2   改进措施
1995 年 1 月底宣布停飞的飞机恢复飞行。但是每架飞机复飞前,需对发动机的风扇叶片逐片用着色渗透法检查,查看叶片是否有裂纹存在。这项检查工作大约每架飞机需花费 3 h,
另外, 还规定在每次飞行前后都要检查风扇叶片,检查范围比原规定还要大 。而且还降低风扇叶片允许的损伤程度等。
附件传动轴过热而失效使 15 架 A330 大型客机停飞
1997 年 5 月中旬,正值香港回归祖国前夕,大批旅游人士前往香港参加世纪盛典之际,香港国泰航空公司、 港龙航空公司于 5 月 24 日宣布他们分别将所有的 11 架、 4 架 A330 客机全
部停飞。由于 A330 是一种大型双发客机,每架飞机可载客 330 余人, 15 架飞机停飞,影响数万名旅客的旅行计划。仅国泰航空公司在停飞的头 6 天内就取消了 100 个航班。两公司拥有
的 A330 客机均装配罗·罗公司的遄达 700 发动机。
1 .6 .1   故障情况
装配遄达 700 发动机的 A 330 客机于 1994 年底取得适航证,香港国泰航空公司于 1995
3 月开始使用,后来港龙航空公司也使用该机。1996 年 11 月以后,这两家公司的 A 330 客机发生过 5 次空中停车事件,都是由于传动附件机匣的垂直传动轴失效造成的: 1996 年 11 月
国泰航空公司的 A330 于西贡起飞时爬升至最高点, 发动机空中停车,飞机返回西贡着陆1997 年 4 月 17 日港龙航空公司的 A330 由香港飞往上海在途中停车; 1997 年 5 月 6 日,国泰
航空公司由香港飞往菲律宾的 A330,在爬升中第 2 发动机停车迫降在启德机场; 1997 年 5 月9 日,国泰航空公司的 A330 在飞行中停车; 1997 年 5 月 12 日,国泰航空公司的 A330 在曼谷起飞爬升中,一台发动机停车。
1 .6 .2   故障原因分析
经分析研究得出,附件机匣中支承与垂直传动轴啮合的锥齿的止推轴承润滑不足,工作中轴承温度过高,造成轴承与传动轴先期疲劳而失效,是引起空中停车的原因。在这几起停车事
件中,在滑油回油管中的磁屑末检测器 MCD 中均发现了金属屑末。
遄达 700 的附件传动箱是由法国伊斯帕诺 .西札 Hispano Suiza 公司生产的。该机匣的滑油系统设计不够完善,对该轴承的喷油嘴与轴承间有 20 mm 的缝隙,使轴承得不到充足的
滑油,因而引起轴承温度变高。该公司已用遄达 800 的设计对此做了修改,试验表明,改进后轴承的工作温度由 170 ℃降到 120 ℃。附件机匣改装后, A330 于 1997 年 6 月恢复航班
飞行。   
营养丰富。
花冻鸡啊,花冻鸡啊!!!
很好的文章
谢谢科普,赶紧收藏
学习了,成功是靠点滴积累的~包括挫折和失败。
看过这个贴子再喷"太行"的人就是居心不良了。
   强如美帝都要出这种大缺陷,兔子又不是受过塞伯坦星球的技术援助。
为什么出事的主要都是MD的发动机呢?难道是体制问题?
一部分人对美帝的发动机问题可以做到视而不见,但是对中国的发动机问题却高声喧哗,大肆指责。以美帝的强大发动机实力,尚且出现这么多问题,为啥对中国要求这么严格?别有用心吧
谢谢楼主分享。。。
科普工作要跟上,以前我都不知道
发动机比飞机更是飞出来的话。
谁家小孩也不能指望一生下来就学贯中西,战斗力爆表

看着别人家的孩子不到30岁有了博士学位年薪百万,就觉得自己孩子四五岁还不会打酱油就是悲剧。

与其羡慕别人家孩子好,不如潜下心来培养自己的孩子。
科普好帖,“只看该作者 ” 后慢慢细看。  
学工科的人应该都了解,一个东西弄出来后,没有一个工程师敢保证绝对没什么问题。也就是把能想到的问题加以考虑。以后出了问题,只能是吸取教训,加以改进,成熟的东西就是这么出来的
嗯,好文章!顶一个
当年航空知识上的老文?
花冻机果然是飞出来的,特别是耐久性考验。故障分析需要强大的理论和数学物理公式运算,以及经验的积累,提出改进措施,更是科学的一大进步,难上难啊。这些需要的是真功夫,硬功夫,心浮气躁,根底浅的人,是搞不下来,也搞不出成果的
这帖子必须回!
坐看咱家涡扇系列慢慢成熟。
经验积累,认真解决问题就是进步
科普的好啊,学习了学习了
懂行的人都知道,不怕在前期出问题,就怕前期不出问题.
原来壮如MD,富如MD的MD在此方面问题还这么多

chris165 发表于 2011-7-15 00:50
为什么出事的主要都是MD的发动机呢?难道是体制问题?


因为这文章主要就是在讲美国发动机的问题嘛, 你这问题问的好奇怪
chris165 发表于 2011-7-15 00:50
为什么出事的主要都是MD的发动机呢?难道是体制问题?


因为这文章主要就是在讲美国发动机的问题嘛, 你这问题问的好奇怪
科普贴,好
所以说,苏联留下来的图什么的飞机现在频繁出事故就不足为奇了
好像GE出问题的要比PW多些啊
TG路漫漫其修远兮
这个真的急不得, 零件太多了, 只能慢慢地改进,要快其实也可以,就是飞勤快点,短时间里爆累计飞行时间
都是这么过来的   TG加油吧~~
好文章,发动机是个难度活!
改一改标题我保证有些人不会看内容就喷TG
过程是不可免的,多出问题反而是运气好的一种体现。
chris165 发表于 2011-7-15 00:50
为什么出事的主要都是MD的发动机呢?难道是体制问题?
随便举个例子,你见过国产汽车召回么?
李鹤帅 发表于 2011-7-15 17:14
随便举个例子,你见过国产汽车召回么?
你得先说说,你理解的召回是什么意思.
所谓的外国汽车召回,也不过就是一封信,告诉你车啥地方发现有问题,请你有时间到车行弯一下,修一下有问题的地方,当然,修理免费.