航空發動機渦輪葉片的檢測技術

羅文東 陳小麗 馬強春

摘? ?要：航空發動機被譽為工業皇冠上的明珠，其重要性不言而喻。而對于發動機來說發動機的渦輪葉片是非常重要的熱端部位零件，其主要的功能是進行一定功能的轉化，將其產生的熱能轉換為需要的機械動能。但是渦輪的研制是極其不易的，需要投入大量的人力、物力、財力。隨著新一代發動機的研制和投入使用，對于航空發動機的渦輪葉片制造來說也會投入新的制造工藝和產生新的材料，這樣就會導致航空發動機渦輪葉片制造成本相應的增加。為了減少相應的成本，航空發動機的渦輪葉片應該減少更換的次數，通過對渦輪葉片的檢測來進行相應的維護，增加葉片的使用壽命，讓葉片在安全的環境下進行工作，減少維修成本。本篇文章中主要從多個方面對關于渦輪葉片的安全檢測方法進行科學的論述，并且進行了深一步的檢測方法探究。

關鍵詞：航空發動機? 渦輪葉片? 檢測

航空發動機的渦輪葉片主要有兩部分組成，分別是進行動力工作的工作葉片和進行方向指引的導向葉片，這兩部分設計的好壞至關重要，能夠在一定的程度上提高發動機的推力，更有利于航空器的飛行。對于渦輪葉片來說，因為其科技含量高，制造困難，我國在這方面的研究與國外有著一定的差距。渦輪燃燒溫度隨著科技的發展在逐漸地提高，但是對于我國來說，由于科技方面存在著一定的短板，我國在渦輪增壓方面并沒有提高太高的溫度。而在國外渦輪發動機的發展過程中，其渦輪前的燃燒的溫度有的已經達到了1700K以上溫度。就目前我國的渦輪葉片維修現狀來看，若要進一步提升對渦輪葉片研制修理能力，必須要重視對渦輪葉片基本檢測技術的研究。渦輪葉片的工作環境惡劣，常在高溫高壓下工作，其工作環境又具有一定的腐蝕性，并且在其工作中又承受很大的緩沖力與拉應力，極易發生蠕變、斷裂等。在目前的渦輪葉片維修研究中，主要解決的是渦輪葉片的檢測以及故障的維修。

對航空發動機的渦輪葉片檢測技術研究主要有以下幾個方面。

1? 航空發動機渦輪葉片的清洗處理

航空發動機在工作時，航空燃料會進行劇烈的燃燒。在燃燒過后會有大量的燃料的廢物，也就是說有大量的燃燒沉積物，這一部分的沉積物在高溫的環境下會發生一定的氧化作用，其對基體有一定的腐蝕作用，這些沉積物在葉片的表面覆蓋，并且雜質又覆蓋在沉積物表面，在雜質的覆蓋下葉片的厚度增加，葉片厚度的增加不利于對葉片進行安全性能的檢測。并且渦輪葉片在厚度增加的情況下可能會導致發動機出現堵塞的現象，導致發動機的運行效率降低。因此對于航空器的渦輪葉片，在進行檢測的時候要先進行一定的清理操作。

航空發動機渦輪葉片在工作中產生的雜質，也就是積碳，其形成的時候經過了高溫高壓的特殊的環境，導致雜質的質地比較堅硬，并且使得其與葉片結合非常良好。因此，當前的科學界正在進行一些關于高效清洗劑的研究，在近幾年的研究中有了一定的成果。如美國在相關領域發明的無毒清洗技術，在該清洗技術中，運用的原理是通過堿性的物質來代替原來的氯氟烴溶劑，這樣的清洗方式在實際中的清理的效果也是非常明顯，并且這種清洗的技術對于一些頑固的粘著物有著一定的作用。我國的航空發動機渦輪葉片清洗也在進行著一定的技術引進與革新。我國的西安航空發動機公司就將引入的技術進行一定的革新，新技術在渦輪葉片的清洗方面成效非常顯著。

2? 發動機孔探檢測

航空發動機每一個渦輪的機匣上都留有進行內部探視孔，這些孔的作用非常巨大。維修人員可以通過孔進行不同部位的檢測，可以直觀地觀測到發動機渦輪葉片出現的各種情況，如出現破碎、腐蝕等，能夠及時地發現問題并且進行維修，讓葉片在安全的情況下進行工作，避免出現不必要的麻煩。發動機上的不同部位的孔也有著不同方面的作用。對于葉片頂端部位來說，其主要的作用是進行硫化程度的檢測和相應的磨損情況的觀察;對于其葉身部位來說，利用孔可以觀測到熱障涂層的破損以及腐蝕的基本情況;對于葉片根部來說，則需要通過孔對葉根進行重點的檢查，因為葉片的根部存在著巨大的壓力，根部是非常容易發生損傷的一個部位，利用孔探孔進行觀測，能夠很快地發現問題并且能夠及時地進行修復。

在發動機維修中，隨著一系列問題的出現，新技術也逐漸地應用到了航空公司的發動機檢修之中。在融入實際維修情況過程中，為了更好地適應應用需求，孔探的技術在進行著一定的革新，從原來的利用光學棱鏡進行觀察發展成利用光纖鏡進行觀察，隨著科技的不斷發展，現在采用更加高級的電子顯微鏡系統進行觀察，在這種新技術的觀察下能夠更快更清晰地進行觀察操作，這能夠提高發動機的檢測效率，讓飛機的飛行更加有保障。

3? 精準測量葉片

為了保障飛機飛行的安全，都會重點對航空發動機進行相應的檢修，發現問題并且及時地解決問題，在這時候就需要對于發動機的渦輪葉片進行精準的測量。

傳統對葉片的測量，由于測量的技術手段落后，在進行測量的時候通常是利用比較傳統的卡尺角規等進行測量，這樣的檢測技術是進行人工操作，就會導致檢測的效率低并且誤差大。隨著科技的發展，人們開始利用坐標測量機（CMM）進行渦輪葉片尺寸的測量。如，在歐洲的航空公司運用TPSCAN軟件系統進行測量，隨著不斷地研究深入，美國研發了坐標測量系統（CMMS） 進行測量，這樣的技術具有許多的優點，檢測的手段非常的智能，并且測量結果非常的精準。這樣的精準的檢測能夠及時的發現問題，及時的解決問題，保障航空器正常的飛行。

4? 渦輪葉片無損檢測

對于航空器的渦輪葉片來說，其進行無損檢測的主要的目的是為了進一步的檢測葉片的完整性，現在對渦輪葉片進行無損檢測的主要的手段為超聲波和CT技術。在美國的無損檢測的方面主要是要運用超聲設備進行一定的檢測，檢測的效果良好。而對于CT檢測技術來說，主要在于檢測渦輪葉片的裂紋和相應的厚度，在進行實際操作時候，其顯示的結果為采集的信號源，信號源將完整的內部圖片展示在人們面前，這樣檢測檢修的效率就得到了大大的提升。

從檢測技術與手段來看，當前的超聲波技術與CT技術是最先進的手段，運用這兩種檢測方式進行渦輪葉片的檢測，其檢測出來的結果是比較的準確的。并且這兩種檢測方法自動化程度高，這對于渦輪葉片的檢測與檢修十分重要。

5? 結語

總而言之，在上述的論述中可以看到，正是由于科學技術的進步才會進一步的引導航空發動機渦輪葉片性能的提高，但是我們都應該了解到，發動機渦輪葉片性能越高，就越需要性能更優的材料，其制作的成本就會提高，制作的工藝就會越復雜，所以說，為了減少相應的成本，對于渦輪葉片的檢測就顯得更為的重要。目前我國的渦輪檢測技術來，已經廣泛的應用孔探檢測技術，但是在更加精準的測量檢測方面其技術是不完善的，所以說，這樣就對我國航空發動機渦輪葉片檢測技術提出了更高的要求。所以，綜合調查和文章分析討論，我國航空發動機渦輪葉片檢測技術前景是十分廣闊。

參考文獻

[1] 謝興盛，顏芳，陸佳佳，等.紅外熱波無損檢測技術在渦輪葉片探傷中的應用[J].紅外技術，2007（9）：552-555.

[2] 單寧，史儀凱，劉霞.光纖法-珀傳感器在飛機發動機葉片裂紋檢測中的應用[J].無損檢測，2009（3）：206-207.

[3] 田武剛.航空發動機關鍵構件內窺渦流集成化原位無損檢測技術研究[D].國防科學技術大學，2009.

[4] 李剛.葉片邊緣檢測技術的研究[D].哈爾濱工程大學，2005.

[5] 陸佳佳.飛機渦輪發動機葉片紅外探傷技術研究[D].電子科技大學，2007.