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模拟打伤/抛修缺口对TC17钛合金叶片振动疲劳性能的影响

2021-04-25

航空制造技术 2021年6期
关键词:裂纹有限元振动

(中国航发四川燃气涡轮研究院,成都 610500)

现代飞机在服役过程中,其动力装置航空发动机会吸入各种外来物,风扇/压气机叶片可能发生被外来物撞击而受到损伤的事件。外物打伤是航空发动机风扇和压气机叶片最为常见的损伤形式之一。打伤缺口通常出现在叶片的前缘或尾缘,即使其面积不大,也会破坏叶片的结构完整性,在一定程度上影响其工作可靠性和使用寿命[1–3]。低代次航空发动机中,叶片和轮盘通常采用榫头–榫槽连接,某个叶片损坏后可以直接更换。然而,先进航空发动机中大量采用钛合金整体叶盘结构,将叶片和轮盘设计为一体,叶片损伤后无法直接更换[4]。如果因为个别叶片的损坏就将整体叶盘报废,必将带来巨大的维护成本。因此,必须发展整体叶盘叶片的修复技术[5]。当叶片的损伤面积较大时需要进行“增材”修复,当叶片的损伤面积较小时可采用“抛修”修复[6–7]。打伤缺口和抛修缺口处产生的应力集中、微结构损伤等可能严重削弱叶片的高周疲劳抗力,降低叶片的使用寿命[8–10]。因此,为了保证整体叶盘和发动机的安全使用,必须对打伤叶片和抛修叶片的振动疲劳性能进行评估,以确定抛修效果,确保飞行安全。

本文通过设计模拟打伤叶片和抛修叶片的振动疲劳试验,对TC17钛合金模拟叶片打伤后和抛修后的振动疲劳性能进行评估,并对疲劳断口进行分析,以期为TC17钛合金整体叶盘外物打伤叶片的修复提供参考和依据。……

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