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航空百问:如何延长发动机叶片疲劳寿命?

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谈到“疲劳”,被学习、工作、生活压力包围的现代人一点儿也不陌生,可你知道吗,飞机像人一样,也会“疲劳”。

飞机的发动机,就像人类的心脏,是飞机在蓝天上翱翔的动力之源,而叶片,是发动机的重要组成部分。叶片的情况,会直接关系到发动机性能的发挥。


据统计,在航空发动机事故中,叶片振动疲劳问题是导致结构破坏的最主要因素。叶片疲劳主要与它的材料性能、结构尺寸与服役工况有关。叶片所使用的金属材料和其他材料一样,在外力作用下都会发生变形,产生裂纹,随着外力逐渐增大进而导致断裂,这种断裂称为“一次性过载断裂”。


然而,当金属结构件长期承受较低的交变载荷后,也会在结构或材料的薄弱处逐渐萌生裂纹,引发断裂,这就是“疲劳”现象。疲劳现象比较隐蔽,不容易察觉。材料断裂前经过了长时间的裂纹萌生期,直到有一刻突然断裂,因此,造成的损失也较为严重。


一段美好的飞机旅行,可不允许这样惊悚的事情发生。那么怎样来防范和规避这种情况发生呢?

为确保发动机叶片正常运转,聪明的工程师们,在结构设计时,避免了应力集中和结构薄弱处的存在。并且,在选择制造叶片的原材料时,为了保障材料性能,对材料进行了大量的检测工作。


选材时,要对材料的性能进行综合评价,包括金相组织分析、化学成分检测、力学性能检测等。只有各项性能达标的材料才能进一步加工制造成叶片。


有了巧妙的设计,又经过了考究的选材阶段,下一步就要对所选材料制成的叶片进行叶片振动疲劳试验了。这一步是零件制造过程中最后一道检验工序,也是至关重要的一步。


如果在疲劳测试叶片在振动疲劳试验阶段不过关,发生了叶片断裂失效,将由专业的失效分析人员进行分析,查找失效原因,进而改进制造工艺。


飞机上的疲劳现象无法完全避免,但通过科研人员的诸多努力,大大规避了疲劳现象带来的危害,从而保证我们能有一段更加安全美好的飞行旅程。

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