葉片外物損傷的特征分析及模擬試驗(yàn)研究.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)在近地狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，會(huì)吸入隨高速氣流運(yùn)動(dòng)的小石塊、砂礫、鉚釘?shù)扔参?，?duì)風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片造成沖擊損傷，稱(chēng)為外物損傷（ForeignObjectDamage，簡(jiǎn)稱(chēng)FOD）。FOD具有四個(gè)基本特征：損傷處有應(yīng)力集中，損傷附近有殘余應(yīng)力場(chǎng)，損傷處有微小裂紋，損傷處有微觀結(jié)構(gòu)損傷。在高周疲勞載荷作用下，F(xiàn)OD極易誘使疲勞裂紋萌生并快速擴(kuò)展，引起葉片的疲勞斷裂失效，從而嚴(yán)重威脅飛行安全。因此，開(kāi)展葉片F(xiàn)OD課題研究，對(duì)于盡可能減少并防止FO

2、D引發(fā)飛行事故，保障發(fā)動(dòng)機(jī)安全使用和飛機(jī)飛行安全，具有重要的工程實(shí)踐意義。
　　論文圍繞葉片F(xiàn)OD的特征分析及模擬試驗(yàn)研究，重點(diǎn)開(kāi)展了以下三個(gè)方面的研究工作：
　?。?）基于28片報(bào)廢的某型鈦合金風(fēng)扇葉片上的FOD，對(duì)葉片F(xiàn)OD的宏觀、微觀損傷特征進(jìn)行了分析。研究表明，凹坑和缺口是主要的FOD損傷形式。對(duì)于寬度大于0.5mm的缺口損傷，尺寸在寬0.5～2.5mm、深0～1.0mm范圍的最為常見(jiàn)，且較為集中地分布在葉片的進(jìn)、排

3、氣邊中部。對(duì)缺口損傷表面的SEM觀察表明，存在塑性變形、微小缺口、微小裂紋和片層結(jié)構(gòu)等典型微觀特征。
　　（2）采用自行設(shè)計(jì)的空氣炮試驗(yàn)系統(tǒng)，在TC4平板試樣上進(jìn)行了21組FOD模擬試驗(yàn)，并試驗(yàn)研究了損傷試樣的HCF疲勞強(qiáng)度。研究表明，試驗(yàn)?zāi)M的FOD具有典型的葉片F(xiàn)OD宏觀、微觀損傷特征。損傷試樣的疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)OD致使試樣的疲勞強(qiáng)度明顯下降。對(duì)損傷試樣的疲勞斷口分析表明，F(xiàn)OD為疲勞裂紋的萌生及擴(kuò)展提供了有利條件。