MA600 型飛機發動機減振系統載荷分析和檢測方法研究

■ 潘向武 張公偉/中國民用航空飛行學院洛陽分院

0 引言

航空發動機減震系統用于減少發動機傳遞給發動機安裝結構的振動并承擔慣性及氣動載荷，在發動機工作時提供發動機熱變形補償，保證發動機承力架的結構可靠性以及發動機的動力輸出平穩。隨著飛行時間的累積，減震系統與機構連接處存在發生疲勞裂紋和減震器橡膠老化的風險，嚴重影響飛行安全。減震系統的可靠性維護通常會耗費大量的人力物力。研究一套成熟的減震系統維護和檢測程序，對于降低系統維修成本、提升飛行安全具有重要的現實意義。

1 MA600 型飛機發動機減震系統結構特點

渦輪螺旋槳發動機螺旋槳工作時會引起較大振動，加上發動機自身重量大，相比渦扇發動機運行產生的噪聲和振動更為嚴重，對渦槳發動機減震系統的安裝結構和減震性能要求較高，同時還要求具有高的安全性、可靠性、環境適應性和產品壽命，大大增加了渦槳航空發動機減震系統的設計和維護難度。MA600 飛機配裝的95666-1 型發動機減震系統采用發動機架形式，在發動機固定裝置與發動機連接處使用柔性減震裝置，通過發動機承力架再連到機身或短艙的加強隔框，將發動機和螺旋槳產生的振動影響減少到可接受范圍。

發動機減震系統的主要傳力結構由發動機架和承力架兩部分組成。其中，發動機架為可拆卸結構，承力架為不可拆固定結構，與發動機短艙隔框一起固定在中央翼上。發動機架和承力架通過5 個點相連，上、中間連接點采用叉耳連接形式，其余采用球形墊連接。發動機承力架和飛機短艙9 框構成一個承力桁架，由8 根管狀桿和模壓接頭焊接制成的支撐桿組成，通過16 個螺栓與中央翼前梁對接。發動機產生的各方向載荷通過承力桁架傳到機體。

這種構架形式可以有效降低機體結構與發動機結構之間的共振，減小機體結構、機載系統設備、管路的振動應力水平，改善機艙振動噪聲環境，有效減小螺旋槳、飛機機動、著陸等沖擊載荷對發動機本身的影響。

2 發動機減震系統受力特點

95666-1 型發動機減震系統的核心件是發動機減震器，用于減少振動及動態載荷從發動機向機體的傳遞，并在操作中控制發動機與發動機架之間的載荷分配。由三個前部橡膠減震器與發動機減速齒輪箱相連，承擔豎直方向、橫向及前后方向的載荷。每個減震器都是獨立的，可從發動機安裝架上拆卸。發動機和螺旋槳的扭轉載荷由扭矩管組件傳遞，扭矩管組件安裝在發動機減速齒輪箱的下部，由扭矩管和連桿組成，通過兩根連桿彈性地連接到發動機安裝架上，因此只承擔發動機和螺旋槳的扭轉載荷，不受其他方向的載荷干擾。兩個后部減震器安裝在發動機中介壓氣機機匣安裝座處，支撐發動機后部，只承受豎直方向和橫向載荷，并允許因熱膨脹和螺旋槳拉力引起的前后方向自由移動。

發動機在不同工作狀態下產生的加速度導致的位移，可以通過減震器組件變形后產生阻尼效果。這類減震系統具有振動阻尼大、沖擊性能好、承載能力大的特點，缺點是橡膠部分容易受溫度、油質、臭氧的侵蝕而老化。

3 發動機減震系統可靠性檢測和維護方法研究

航空渦槳發動機的安裝結構較為復雜，發動機拆裝工作量大，航空部件長期受高空惡劣酸堿腐蝕環境影響，溢出的發動機滑油、運動部件潤滑油漬和潮濕空氣、頻繁起降以及不正常的發動機狀態等都有可能導致減震系統超負荷使用，降低減震性能，使減震器橡膠件發生一般目視檢查下不易察覺的疲勞損傷風險。

針對95666-1 型發動機減震系統結構和受力特點，為維護其正常的減震功能和良好的工作運行狀態，日常使用和維護中應針對減震系統的承力結構和減震器制訂檢查重點。

3.1 減震系統承力結構的疲勞檢查要點

減震系統日常維護中應注意發動機承力架、撐桿與螺栓連接處的檢查。可結合發動機更換工作，采用10 倍放大鏡檢查發動機架的所有焊接接頭和焊縫是否有裂紋、銹蝕、開焊等；螺栓、螺母是否銹蝕，保險是否完好；發動機和飛機結構連接支架是否有裂紋、腐蝕；安裝是否牢固和安全，螺紋零件是否有損傷。對于起落較為頻繁的飛機，可以采用無損檢測方式對發動機安裝構架的螺紋處和螺桿變截面根部裂紋缺陷進行檢查。

3.2 減震器組件的可靠性檢測和修理方法

95666-1 型發動機減震器組件包括：由17-4PH 不銹鋼與硫化橡膠形成的組合體、17-4PH 不銹鋼材質支撐座和兩側的二級隔熱墊、連接支撐座和隔熱墊以及組合體的不銹鋼六角長螺栓和防松螺母。作為一種非線性減震器，橡膠部分的沖擊剛度大于動剛度，動剛度大于靜剛度，有利于減少沖擊變形和動態變形，具有高彈性和粘彈性，利用橡膠材料的粘彈性及阻尼性能實現減隔振功能。其中，金屬部分具有較好的剛度和阻尼特性，橡膠體部分的預壓縮變形量與防松螺母擰緊力矩在彈性限度內呈正比例關系。

金屬與硫化橡膠形成的組合體在惡劣的高空環境、航空器頻繁的起降和不正常的發動機和螺旋槳工作狀態下可能引起結構損傷。由于該型減震系統生產廠家未提供減震器組件的具體檢查方法和標準，需要用戶對減震器金屬安裝支架和橡膠件的疲勞情況進行評估，建立檢查方案以提供合理的周期發現潛在損傷。

對95666-1 型發動機減震器組件的金屬部件材質進行化驗和分析，金屬墊和支架為鋼類材質，采用磁粉檢測。結合減震系統維護手冊，建立一套減震器的分解、清洗、一般目視檢查程序，最終根據無損檢測結果判斷受損部分和損傷程度。檢測要點如下：

1）使用放大鏡檢查金屬－橡膠減震組合體的結合區域表面是否平整、穩固，有無隆起和海綿狀等不穩固現象；用手適當按壓檢查是否有橡膠分離情況，若有則記錄分離的最大長度和深度。使用放大鏡檢查應無切口、撕裂、嚴重磨損或缺口。

2）使用放大鏡檢查金屬－橡膠減震組合體金屬區域表面有無刻痕、刮傷、裂口、腐蝕、表面侵蝕或擦傷。銹蝕等損傷會導致金屬件的截面削弱，承載力下降。

3）使用放大鏡檢查減震系統扭矩桿組件與發動機連接支架尺寸、扭矩桿組件桿體的螺栓孔內徑、軸肩外徑、自由高度是否滿足標準。

4）對金屬－橡膠減震組合體、安裝支架、連接螺栓和扭力管組件進行清潔和微打磨，由無損檢測資質人員完成磁粉檢測，根據損傷結果評估是否進行修理或更換，提供技術依據。

4 總結

95666-1 型發動機減震系統結構復雜，發動機安裝架、承力架和減震器組件是保證發動機可靠性和減震性的重要部件。通過對該型減震系統的受力特點分析，結合飛機維護手冊和減震器的CMM 手冊，建立了一套適用于減震系統的日常檢查要點、檢測標準和修理程序，大大減少了發動機的非計劃停場的維護周期、運營成本，為發動機結構的可靠性和飛機安全運行提供了技術保障。