世界首款三转子涡轮风扇发动机罗·罗RB211的故障与改进

世界首款三转子涡轮风扇发动机罗·罗RB211的故障与改进

RB211-22B发动机投入使用后,7年中出现的主要故障有:

(1)风扇盘损坏两起,主要是钛合金坯料材质不好造成的,已改用新的钛合金坯料。参见 “RB211 22B风扇盘飞行中甩出的严重故障”。

(2)高压涡轮盘损坏1次,经更改锻造工艺程序后,排除了此故障。

(3)高压压气机在起飞过程中曾发生一次喘振。产生喘振的原因是将压气机内层机匣固定到外层机匣上的一个锥形承力支板刚性不够,造成内层机匣倾斜,导致叶尖间隙不均匀,甚至使叶尖与机匣产生摩擦,而由此产生的摩擦热又使机匣变形,进一步加剧了叶尖间隙的变化。为此,修改了内层机匣的固定方式。

图13所示为内层机匣固定方式的更改情况。自改用这种新的结构后,3年来再未出现过这类喘振故障。

世界首款三转子涡轮风扇发动机罗·罗RB211的故障与改进

图(a)原设计

世界首款三转子涡轮风扇发动机罗·罗RB211的故障与改进

图13、高压压气机内层机匣固定到外层机匣的结构图

(4)铸铝中介机匣出现过裂纹,这是因为机匣内外两侧流过的冷热两股气流使机匣上热应力过大而造成的。解决办法是在机匣内壁复以有机隔热涂层,据称效果很好。在 RB21122B后继机型524型上,已将此机匣改为板料焊接结构。

(5)高压涡轮工作叶片寿命不长。为此,该公司采取的措施之一是改用定向结晶的 M002 材料铸造叶片。M002材料具有较好的抗疲劳与抗蠕变性能,它能使工作温度提高20~30℃。采用定向结晶铸造技术可提高叶片的强度,能使工作温度再提高20℃。

另一项措施是改进冷却技术以降低叶片工作温度及温度梯度。具体做法是加大进气面积,从而增大冷却气量,同时在叶盆处增多出气孔,加强冷却气膜,使叶盆处工作温度降低100℃。这种新叶片于1979年底投入使用,其寿命可提高3~5倍,而且发动机耗油率还可降低1%左右。

(6)低压转子的滚珠轴承(中介轴承)出现过轻载打滑引起的滑蹭损伤故障。在将轴承的保持架由外环定位改为内环定位后,基本排除了这个故障(参见“航空发动机的轴承滑蹭损伤与防止措施”)。


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