某型發動機高壓壓氣機進氣導向器葉片轉動卡滯故障分析與排除

唐秀娟 尚瑜媚 孫青素 王沖

摘要：對某型發動機高壓壓氣機進氣導向器葉片轉動緊澀故障進行分析研究，確定了故障原因，并制定了相應的解決措施，為排除該類發動機故障積累了經驗。

關鍵詞：高壓壓氣機;進氣導向器葉片;卡滯

0引言

航空發動機作為飛機的“心臟”，其作用不言而喻;壓氣機作為航空發動機的重要部件之一，一旦發生故障，會對發動機的正常運行和使用造成嚴重影響，輕則影響飛行任務的完成，重則導致飛行等級事故。因此，對發動機壓氣機葉片故障進行深入研究，分析確定其故障原因，可以從根本上起到預防、警示作用，從而提高發動機使用的可靠性和安全性。

1故障現象

某型發動機在自由狀態下進行總裝配時，發現高壓壓氣機進氣導向器葉片不能轉動，將其返回主修車間排故。在主修車間，將高壓進氣導向器放在裝配架上，轉動進氣導向器葉片，葉片能轉動，但是轉動卡滯。

根據該型發動機工藝技術文件要求，高壓進氣導向器組件裝配完成后，檢查葉片的靈活性，葉片轉動應平穩靈活。為確定該臺發動機故障，現場隨機抽查另一臺完成部件裝配的高壓壓氣機進氣導向器，發現在自由狀態下葉片能轉動，在裝配架上轉動更加靈活，證實該臺發動機確實存在高壓壓氣機進氣導向器葉片轉動卡滯故障。

2高壓進氣導向器結構

該型發動機高壓壓氣機進氣導向器由外環、內環、導流葉片、固定搖臂和傳動裝置組成（見圖1、圖2）。

高壓壓氣機進氣導向器內環是由兩個圓環組合而成。共有37片導流葉片，葉片內端通過球形襯套和球形環與內環連接，外端根部通過球形環與外環相連，在內外環連接處都有一定的活動間隙（見圖3）。進氣導向器外環呈圓環形，在外環的外環面上，有兩個半圓傳動環，均與一半的導流葉片固定搖臂相連接，兩半圓傳動環互相連成一個整體。環面上設有固定傳動的搖臂固定支架（見圖4）。固定搖臂一端與導流葉片固定在一起，另一端與半圓傳動環連在一起，當半圓傳動環轉動時，搖臂和導流葉片跟著轉動。導流葉片的外端頸部與固定搖臂銷子連成一體，當搖臂轉動時，導流葉片隨搖臂一起轉動。導流葉片在葉片調節器和動作筒等傳動裝置的操縱下，通過37個搖臂的轉動來改變37片導流葉片的安裝角，以改變空氣進入高壓壓氣機的通道面積，從而改善壓氣機的工作狀況，確保高壓壓氣機能穩定工作。

3故障原因分析

3.1故障樹

根據產品的原理、結構，分析影響故障發生的原因，列出如圖5所示的故障樹。

3.2故障分析

通過故障樹分析，明確產生故障的影響因素，逐一分析排除故障原因。

1）葉片軸頸接觸部位不光滑

從進氣導向器結構上可知，與導向器葉片軸頸接觸部位的零件有球形環、球形襯套，球形環裝入球形襯套后，轉動應平穩靈活。由于該臺發動機球形環、球形襯套等零組件及葉片軸頸已按照工藝規程要求進行了修理，零件表面光滑無毛刺，因此不存在因葉片軸頸接觸部位不光滑而帶來的卡滯問題。

2）葉片內外環故障

該臺發動機高壓進氣導向器內外環在故檢時未發現任何故障，因此沒有進一步修理，而是保持原臺狀態。且制造廠在制造時就保證了內外環上固定葉片軸頸的安裝孔的同心度，因此不存在因內外環故障而影響葉片轉動卡滯的可能性。

3）葉片不同心

a.葉片內外軸頸不同心

高壓進氣導向器安裝在裝配架上時，若葉片內外軸頸同心，37片導流葉片處于同一平面上，葉片就能平穩地靈活轉動，反之，就會影響轉動靈活度而導致卡滯現象發生。通常，葉片在自由狀態下轉動時的靈活性不如安裝在裝配架上轉動的靈活性的原因即是如此。由于在制造時已保證了葉片內外軸頸的同心度，因此全臺葉片裝配后應位于同一平面，不存在葉片內外軸頸不同心的情況。

b.葉片和與之連接的搖臂不同心

因高壓進氣導向器葉片的外端頸部與固定搖臂銷子連成一體，搖臂另一端與傳動環連在一起，當傳動環轉動時，搖臂和導流葉片就隨著傳動環一起轉動。因此，搖臂的轉動靈活性也直接影響了導流葉片的轉動靈活性。若搖臂孔與葉片孔不同心，在搖臂帶動葉片轉動時，37片葉片就不是處于同一平面上，可能使導流葉片轉動不靈活，從而出現卡滯。

經查該臺發動機機件修理情況，高壓進氣導向器有兩片葉片打傷報廢，按照工藝規程要求，對導向器內外環上的孔及搖臂孔進行了檢查，未發現異常磨損，按要求更換了兩片新品葉片。對高壓壓氣機導向器進行分解檢查，發現兩片新品葉片上的孔與搖臂上的孔不完全同心，將串裝的兩片導流葉片和與之相連的搖臂進行加大組別配鉆、鉸孔，保證了葉片與搖臂孔同心，導流葉片轉動卡滯故障立即排除。

3.3排故結論

綜上，造成高壓壓氣機進氣導向器葉片轉動卡滯故障的原因是：更換的導流葉片未與搖臂進行配鉆、鉸孔，葉片和搖臂不同心，裝配后全臺葉片不在同一平面上，從而出現轉動卡滯現象。

4預防措施

為避免修理中再次出現該類卡滯故障情況，制定以下預防措施。

1）修理過程中，串裝葉片、搖臂、襯套等零件時，應在組件狀態下進行組合鉸孔，以保證同心度。

2）進氣導向器葉片軸頸應光滑無缺陷;軸頸有缺陷時，應打磨并選配相同組別的襯套，保證與襯套的配合緊度。