航空发动机叶片损伤及其修复技术研究与展望

doi:10.7527/S1000-6893.2023.29635

综述

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航空发动机叶片损伤及其修复技术研究与展望

李鹏涛¹, 左洪福¹(), 肖文¹, 郭泽中¹, 袁哲恂²

^1.南京航空航天大学民航学院，南京 211106
^2.东方航空技术有限公司动力装置部，上海 200335

收稿日期:2023-09-22 修回日期:2023-10-10 接受日期:2023-11-01 出版日期:2024-08-15 发布日期:2023-11-07
通讯作者: 左洪福 E-mail:rms@nuaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金民航联合基金重点项目(U1933202)

Research and prospect of aero engine blade damage and its repair technology

Pengtao LI¹, Hongfu ZUO¹(), Wen XIAO¹, Zezhong GUO¹, Zhexun YUAN²

^1.College of Civil Aviation，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 211106，China
^2.Power Plant Department，Eastern Aviation Technology Co. ，LTD，Shanghai 200335，China

Received:2023-09-22 Revised:2023-10-10 Accepted:2023-11-01 Online:2024-08-15 Published:2023-11-07
Contact: Hongfu ZUO E-mail:rms@nuaa.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China-Joint Fund of Civil Aviation Key Project(U1933202)

摘要/Abstract

摘要：

叶片作为航空发动机的重要组成部分，其损伤与维修对飞机运行安全、运营成本具有重要影响。为提高维修质量和效率，国内外学者对叶片维修进行了诸多理论和工艺方法研究。为进一步分析损伤叶片的维修过程，总结了风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片、整体叶盘叶片的损伤类型与原因，详细分析了相应的维修技术路线。原位维修研究薄弱，重点说明了原位维修相关技术与装备、相关的优化方法及新技术的应用。最后，对航空发动机叶片维修领域的研究及发展方向进行了展望，为后续从事该方面研究的人员提供参考及借鉴。

关键词: 航空发动机, 叶片, 损伤, 修复, 原位维修

Abstract:

As an important part of aero engine， blade damage and maintenance have an important impact on aircraft operation safety and operating cost. To improve the maintenance quality and efficiency， scholars at home and abroad have carried out considerable theoretical and technological research on blade maintenance. To further analyze the maintenance process of damaged blades， firstly， the damage types and causes of fan blades， compressor blades， turbine blades and integral disk blades were summarized， and the maintenance technical routes under different damage conditions were analyzed in detail. The research field of in situ maintenance is weak. Therefore， the related technology and equipment of in situ maintenance are explained in detail， as well as the related optimization method and the application of new technology. Finally， the research and development direction of aero engine blade maintenance are prospected， which can provide reference for future researchers in this field.

Key words: aero engine, blades, damage, repair, in situ maintenance

中图分类号:

V267⁺.4

李鹏涛, 左洪福, 肖文, 郭泽中, 袁哲恂. 航空发动机叶片损伤及其修复技术研究与展望[J]. 航空学报, 2024, 45(15): 29635.

Pengtao LI, Hongfu ZUO, Wen XIAO, Zezhong GUO, Zhexun YUAN. Research and prospect of aero engine blade damage and its repair technology[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(15): 29635.

图/表 46

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E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

损伤类型	原因	常见位置	材料缺失	表征参数
凹坑	硬物冲击	叶片表面或边缘	否	凹坑宽度及深度
撕裂	硬物冲击剪切	叶片前缘	否	裂缝长度
缺口	硬物冲击	叶片前缘	是	缺口宽度及深度
刻痕	硬物划伤	叶片前缘或表面	是	刻痕长度及深度
弯曲变形	鸟撞	叶片前缘或边缘	否	变形面长、宽及扭曲度

腐蚀环境	原因
潮湿大气	相对湿度大，水汽容易在压气机表面凝露，形成较厚腐蚀性物质，加速腐蚀
海洋性大气	气体湿度大；空气中含有大量盐分，盐分既吸潮也易溶解，容易在叶片上生成电解质膜，进而加速腐蚀进程
城市及工业污染物	大气污染物中含有SO₂、Cl₂、CO₂、CO和氮的氧化物，这些污染物会加剧金属的电化学腐蚀

类别	转子叶片	静子叶片
检查形式	目视检查、尺寸检查	目视检查、尺寸检查
检查目标	目视（压坑、磨损、划痕和锁片丢失等）；尺寸（叶片形状轮廓的尺寸是否满足手册要求）	目视（压坑、磨损、划痕、破损和腐蚀等）；尺寸（叶片形状轮廓的尺寸是否满足手册要求
修理方案	叶根喷丸、翼型喷丸、叶根防咬剂恢复、翼型打磨、叶尖电镀、叶根喷涂、翼型抛光	打磨修理、喷玻璃丸、内外耳轴喷涂、耳轴槽焊修、翼型抛光

涡轮叶片类型	损伤类型
高压	叶尖弯曲或卷曲、气孔阻塞、裂纹、掉块、表面涂层脱落、缺口、凹痕、热氧化、撕裂、叶面扭曲、烧伤或熔化等
低压	裂纹、第1级低压涡轮转子叶片表面涂层腐蚀或脱落、缺口、凹痕、划痕、变形等

损伤类型	原因
微观结构变化	温度的剧烈变化
氧化	叶片材料与周围空气发生化学反应
裂纹	热疲劳引起较高的拉伸应力
磨损	沙子或小颗粒物体冲击
变形	外来物体的冲击或蠕变
整体断裂	外物冲击、裂纹、蠕变

航空发动机叶片损伤及其修复技术研究与展望

Research and prospect of aero engine blade damage and its repair technology

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图/表 46

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压气机类型	损伤占比/%
压气机类型	缺口	撕裂	凹坑	卷曲
低压	89	7	4	0
高压	80	2	7	11

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