世界首款三轉子渦輪風扇發動機羅·羅RB211的故障與改進

世界首款三轉子渦輪風扇發動機羅·羅RB211的故障與改進

RB211-22B發動機投入使用後,7年中出現的主要故障有:

(1)風扇盤損壞兩起,主要是鈦合金坯料材質不好造成的,已改用新的鈦合金坯料。參見 “RB211 22B風扇盤飛行中甩出的嚴重故障”。

(2)高壓渦輪盤損壞1次,經更改鍛造工藝程序後,排除了此故障。

(3)高壓壓氣機在起飛過程中曾發生一次喘振。產生喘振的原因是將壓氣機內層機匣固定到外層機匣上的一個錐形承力支板剛性不夠,造成內層機匣傾斜,導致葉尖間隙不均勻,甚至使葉尖與機匣產生摩擦,而由此產生的摩擦熱又使機匣變形,進一步加劇了葉尖間隙的變化。為此,修改了內層機匣的固定方式。

圖13所示為內層機匣固定方式的更改情況。自改用這種新的結構後,3年來再未出現過這類喘振故障。

世界首款三轉子渦輪風扇發動機羅·羅RB211的故障與改進

圖(a)原設計

世界首款三轉子渦輪風扇發動機羅·羅RB211的故障與改進

圖13、高壓壓氣機內層機匣固定到外層機匣的結構圖

(4)鑄鋁中介機匣出現過裂紋,這是因為機匣內外兩側流過的冷熱兩股氣流使機匣上熱應力過大而造成的。解決辦法是在機匣內壁復以有機隔熱塗層,據稱效果很好。在 RB21122B後繼機型524型上,已將此機匣改為板料焊接結構。

(5)高壓渦輪工作葉片壽命不長。為此,該公司採取的措施之一是改用定向結晶的 M002 材料鑄造葉片。M002材料具有較好的抗疲勞與抗蠕變性能,它能使工作溫度提高20~30℃。採用定向結晶鑄造技術可提高葉片的強度,能使工作溫度再提高20℃。

另一項措施是改進冷卻技術以降低葉片工作溫度及溫度梯度。具體做法是加大進氣面積,從而增大冷卻氣量,同時在葉盆處增多出氣孔,加強冷卻氣膜,使葉盆處工作溫度降低100℃。這種新葉片於1979年底投入使用,其壽命可提高3~5倍,而且發動機耗油率還可降低1%左右。

(6)低壓轉子的滾珠軸承(中介軸承)出現過輕載打滑引起的滑蹭損傷故障。在將軸承的保持架由外環定位改為內環定位後,基本排除了這個故障(參見“航空發動機的軸承滑蹭損傷與防止措施”)。


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