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现役航空发动机定寿延寿问题综述 北京航空工程技术研究中心 李伟 赵福星 曲啊现役航空发动机大都是对原苏联设计机种的仿制或改型。由于原始设计、试 验及材料参数不完备，很滩从设计角度给出发动机的寿命指标。本文通过对现役 机寿命管理特点的分析，重点论述了台架试车与领先使用、可靠寿命评估、基于 损伤容限思想的困故退役和安全寿命法在现役机种定、延寿研究上的应用，并进 一步阐述了现役机使用中故障研究与寿命发展的辨证关系，强调了使用载荷谱、 现场故障信息反馈等基础研究在定、延寿中的重要地位。 口≈■硼航空发动机定寿延寿 1．确定发动机寿命的基本程序和影响因素 发动机的寿命，从使用技术角度出发，是指其主要结构件在磨损、蠕变变形过大．应 ／J断裂或高、低循环疲劳裂纹造成损坏之前．发动机能够安全可靠地工作的时问。确定发 动机的寿命需考虑诸多因索的影响，它既涉及到飞行任务、飞行员实际操作和工作中的环 境条件，又涉及到发动机结构设计方案、材料性能、加工工艺和维修等。按照国军标要求． 确定发动机及其零部件寿命的直接依据主要有两个方面：第一是由实际飞行任务所综合推 导出的等效工作循环；第二是设计要求，即零部件在设计时所给定的标准循环数或工作时 数。由于发动机使用工况的复杂性，对任一型号寿命的确定，通常都是由研制单位依据零 部件、整机试验给出初始寿命，并根据过去同类相关机种的使用经验，给出一个基本的(初 始的)翻修间隔：通过在使用中不断摸索和积累经验，结合发动机的使用可靠性，由研制 和使用部门最终共同制定出合理的翻修间隔和主要零部件的使用寿命。 发动机主要零部件使用寿命是在设计基础上，经试验验证后给定的。随着发动机使j月数 磺的增加和使用时间的累积，根据实际零部件的损伤和对飞行安全的影响程度，I．r砚情对 其进行修改或延长。发动机翻修间隔除取决于主要零部件寿命外(在翻修中对达到寿命的 ’长部件进行更换)，其在使用中的盯靠性亦是一个重要的参考因素．．国外已将可靠性作为发 动机能否保证给定寿命或延寿的主要技术参考指标。由于零部件寿命主要取决于E行循环 和大状态工作时间，故对同一型号发动机，当用在不同机种上时，因作战任务和飞行状态 的差异，导致发动机的工作载荷大小和应力循环次数是不一样的，故需分别给定使用寿命 和翻修间隔。 2．现役发动机寿命指标确定及定寿方法 目前现役航空发动机大都是对原苏联设计机种的仿制或改型。从寿命研究角度看．现役机种 在整体上具有如下两个特点：a．发动机原始设计参数与试验参数不清．没有准确的材料性能数 捌以及飞行使用的考核性数据．未彻底掌握其殴计规律：b．给定寿命短、寿命潜力大． 272 从上述特点出发，对现役机种开展定延寿工作，不能教条的遵循由设计指标确定寿命， Ⅱ『J从基础研究到零部件试验到最后进行整机试车的惯常做法．而应从实际出发，结合现体 制下飞行训练和发动机维护特点，利用大批发动机在外场的实际使用信息，特别是累积寿 命和零部件故障信息，使用现场可靠性指标的综合评定等技术途径，来确定或延长发动机 的寿命。 2．I台架试车和领先使用 到目前为止，对现役机整机及部件定延寿最直接最简明有效的方法仍然是台架长期试 车加分批领先使用。因现役WP×系列原型机零部件设计都是根据经验或只进行过简单的强 嫂似算．其寿命余度主要是通过安全系数法予以保证的，这样的设计并不能其实反映构仆 m‘戈际工况下的载荷和载荷循环，因此其给定的寿命必须通过台架1：1的长期试4三验l《．， 们足}乇试考核也有其局限性，由于发动机实际工作载荷复杂多变，在长试中零部什很多故 障jf：4i能得到充分的暴露。多年的使用实践证明．单纯依靠台架长期试车定寿并小能确保 发动机的使用寿命，也不能确保发动机在使用期间的可靠性．台架试车与领先使刚的有机 结合，才能最终保证发动机在给定寿命期内的使用安全。 在××发动机30多年的使用中，曾先后进行过多次与寿命相关的台架长期试车．并自j 此基础上结合飞行情况对发动机总寿命进行了调整。从最初给定的小时寿命，队及延寿过 袱巾暂定的×××小时寿命，最高×××小时的使用寿命．部是越于长期试车考核结粜给 Ⅲ的：在随后的使用中，由于外场先后发生两起压气机九级盘爆破恶性事故(故障机均为 高寿命发动机)，结合故障情况，对发动机寿命进