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摘要：社会经济高速发展，我国的航空事业也取得了较大的进步。在航空飞行过程中，航空发动机是主要的检测维修对象，做好航空发动机的维修工作是航空事业能够得到良好发展的重要保障。而孔探技术在航空发动机的维修工作中是最为主要的一项检测技术，受到了航空发动机维修领域的重视。本文就针对航空发动机维修中孔探技术的应用进行了简要的分析。
关键词：航空发动机；压气机整流导向叶片；裂纹故障
引言
通常发动机压气机、涡轮转子等转动部件属于故障率高、危害度较大的部件，多年来成为人们关注的重点。而压气机整流导向叶片（以下简称导向叶片）属于静止部件，故障发生率和故障分析相对较少，而在压气机试验和发动机实际使用中，导向叶片的失效也是常见的，一旦发生失效，对发动机的正常运行与使用也会造成较严重的影响。所以，对导向叶片发生的故障有必要进行深入分析，对保证发动机安全可靠的工作具有重要的意义。航空发动机压气机个别导向叶片在没有达到规定的寿命期限之前，因发动机翻修或故检过程中发现叶片在叶盆靠近叶根部位出现裂纹，经分析认为，该裂纹的产生与应力集中等因素有关。
1、工艺分析
一般的叶片是通过叶身型面和榫头内侧面来确定基准，以便于叶片的锻造成形、测量以及加工，而该叶片只有叶身，缺少榫头进行纵向定位，因此在锻造过程中叶片纵向尺寸误差较大，且测量不便，后续加工困难。该叶片叶身型面复杂，横截面面积分布不均匀，其中最大截面的面积与最小截面的面积相差近1倍，且叶身型面无序扭转，在锻造过程中易因金属流动过快而导致折叠问题。叶片叶身纵向存在曲线波动，且波动幅度较大，在锻造过程中圆形坯料易因振动而产生滚动，从而导致局部未充满的问题发生。该叶片的另一特点就是叶身边缘处较薄，锻造过程冷却速度较快，在切毛边时易出现切裂。
2、航空发动机的常见故障类型
2.1、高压涡轮故障分析
高压涡轮在收到高温或者高压的影响时，可能会出现不同状况的损伤。尤其是高压涡轮导向器叶片，在高压涡轮导向器工作区域内，温度最高，很容易受到燃烧不均匀以及喷油不均匀等情况的影响。并且，因此而导致的前缘烧毁以及后边缘断裂变形等问题相对来说都较为常见，如果情况较为严重还有可能产生掉块现象。出现高压涡轮故障还有可能是由于转子高速旋转而引起的不必要的损伤，通常情况下，最为常见的是燃烧室出现掉块现象之后掉落将涡轮转子的叶片砸伤，从而导致了涡轮的前缘卷曲、裂纹以及烧融等现象，后缘部位出现裂痕，这些问题的出现，对涡轮的实际运行效率都有着严重的影响，如果问题较为严重时，有可能会引起航空事故的发生，对人民群众的生命安全以及财产安全造成巨大的威胁。因此，相关工作人员必须要不断提高工作人员的航空发动机故障检测技术，尽早发现航空发动机中存在的问题，并采取有效的措施将其处理，从而确保航空飞行的安全。
2.2、断口微观形貌分析
打开裂纹断口，进行观察。断口源区宏微观形貌见图1，断口齐平，未见明显塑性变形，断口颜色为灰色。断口呈现疲劳断裂特征，源区附近及扩展区可观察到疲劳弧线。源区位于叶片加工槽与铣刀型线相交处，点源，源区微观形貌见图2，源区未见材料及冶金缺陷。裂纹由内壁向外壁朝两侧扩展，疲劳扩展较充分，扩展区可观察到疲劳条带，条带细密，断口未见材料及冶金缺陷，扩展区有明显疲劳条带。打开认为断口微观特征为韧窝。在叶身部位取样，进行微观组织观察，组织正常，未见过热、过烧现象。
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图1断口源区宏观形貌 图2源区微观形貌
3、预防措施
3.1、磨粒流加工或增加钳修工艺
为了消除电火花加工与铣加工相交尖角部位应力集中的作用和电加工的不足，开展了磨粒流、磁力研磨工艺的可行性分析和增加钳工倒圆工序试验。磨粒流加工（AbrasiveFlowMachining，简称AFM）[10]属于较新的抛光加工工艺，具有良好的内表面精加工能力。适应于各类复杂异形孔、微小孔、复杂内部型腔结构零件的超精密加工。它的工作原理及特点是：将具有刮削作用的磨粒混入在半固态的有机高分子材料中，在压力差的作用下使得流动的磨粒流介质挤擦流过零件内外表面，实现对零件表面的抛光加工。该工艺方法在生产实际中应用较为广泛。其他抛光加工工艺的方法还有磁力研磨，与磨粒流的不同的是磨粒材料为磁性材料，磁性磨料在磁场磁力作用形成摩擦力，从而达到抛光作用，该工艺方法在应用较少。磨粒流和磁力研磨均为光整精加工方法，经过综合评估这两种光整精加工方法最大的难点是磨粒料和磁力研磨料的清理和导向叶片生产周期的增加会影响发动机的生产速率，增加钳修工艺成为较实用工艺方法。
3.2、突发事件的维护和检修
在航空飞行过程中，航空发动机可能会出现突发故障，例如：外来物的打击、相关参数的异常变化以及压气机的喘振等情况。通常情况下，工作人员很难多突发状况做到有效的规避，只能在最短时间内对故障问题进行排查和检修，在最大程度上降低人员以及财产损失。孔探检测技术对航空飞行过程中出现的突发状况能够进行快速的分析判断，并且能够进行部位的单独检测，在一定程度上提高了对故障问题的针对性，同时也实现了对突发故障产生原因以及故障类型的深入分析，对航空发动机的损伤部位进行仔细的检查，并与相关技术工作人员共同制定出科学合理的解决故障的方案，在最大程度上避免出现发动机漏检现象发生，并且确保能够在最短的时间内将发动机的故障问题进行处理解决，提升航空飞行的安全。
3.3、采用新设计、制造的导向叶片
采用针对某大修发动机的需求，新设计、制造、具有提高喘振裕度的导向叶片，可以有效避免弯角工序在电火花加工和铣刀加工的相交尖角区域造成的附加应力，增加导向叶片的可靠性及使用寿命。
3.4、航空发动机的故障检测分析
根据现如今的航空发动机故障进行研究，通常情况下，发动机的故障类型可以分为三种：严重超标频繁更换发动机缺陷故障、可忽略缺陷故障、过渡阶段缺陷故障。其中最为常见的故障类型是可忽略缺陷故障。而针对部分使用年限较长的发动机来说，容易出现严重超标频繁更换发动机缺陷故障，因此，相关工作人员在检测过程中必须要充分发挥孔探检测技术的作用，做好发动机更换时期的检测工作，确保发动机在运行过程中能够出于最佳运行状态，对故障问题进行深入研究分析，并根据实际情况对故障问题进行处理。
结束语
导向叶片裂缝故障的主要原因，是叶片内部纵贯通道部分的电火花加工槽和机械铣加工槽的交线异常尖锐和机械铣加工槽圆角尺寸超差容易引起应力集中，电火花加工存在不足影响局部强度形成疲劳源区，这种额外的不足缩短了导向叶片的寿命；弯角工序的残余应力、发动机工作时产生的共振应力共同作用在裂纹源区，导致使用早期出现疲劳裂纹扩展所致。
参考文献：
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