陈光/文
在航空发动机的零部件中，螺钉在一般装置中是常用的、最简单的连接件，但在发动机转子结构设计中，除非釆取特别措施，不能釆用长螺钉来连接。
因为长螺钉很难做到螺钉的中心线与被连接件的端面成90°相交，如图14所示，这就使得螺钉头与连接件间有一夹角，在大的拧紧力作用下，螺钉头的一面会嵌入到连接件中，两者的材料会熔融在一起而无法分解。
AL-31F发动机中，风扇转子与低压涡轮转子的连轴器为一套复杂的结构，参见下图。其中通过长螺钉3将两个转子轴向连接在一起。此长螺钉为一空心薄壁结构，如前所述，分解此螺钉也是较难的。
发动机中釆用死腔结构带来重大故障。发动机结构设计中，除特殊情况例如真空膜盒等外，一般不能做成死腔或密闭腔。发动机工作时，各部件温度都会升高，根据PV=Rt（P为压力，V为容积，R为常数，t为温度）公式可以看出，死腔的容积不会变，当发动机温度升高后，死腔中的压力会升高。
图、AL-31F中压转子连轴器
升高的压力对腔壁会施加一个力，发动机停车后此力也就消失了。发动机长期工作后，死腔的腔壁材料会发生低循环疲劳，材料强度大大降低，在其它因素作用下，腔壁破裂，会引起重大故障。
STALAVAL压气机转子采用长螺钉连接造成转子无法分解
上世纪60年代，我囯为战备需要，急需地面燃气涡轮驱动的发电装置，但是当时英、美、法等国均执行对苏、中等共产党国家严格的某些物资禁运规则，地面燃气轮机即是禁运的一项，最终不得不从毫无研制地面燃机经验的瑞典，买到一套由STALAVAL公司研制的1.5万kW的机组，这是该公司研制的第3套产品，自引进后，在瑞典人调试过程中，出现了多项故障，其中包括压气机转子无法分解的问题。
图14、长螺钉与被连接件不成直角相交
STALAVAL压气机转子由12级轮盘与相应的鼓环通过中心的长螺钉连接成一体，为了保证工作中轮盘与鼓环间有牢固的连接，需对长螺钉施加极大的轴向力，为此，长螺钉做成直径较大的空心结构。
装配转子时，先用长螺钉将各级轮盘与鼓环不太用力地连接成一体，然后将电加热棒插入螺钉中心孔中，通电后使加热棒加温，长螺钉受热后伸长，伸长到规定值后，将长螺钉拧到12级轮盘的短轴中，断电后长螺钉收缩，达到所需的拧紧力。
图15、STALAVAL压气机转子结构图
瑞典人在调试过程中曾两次分解压气机转子，但是无法将长螺钉拧出。这是因为长螺钉头部与转子前短轴接触处不是全面接触，施加的轴向力仅作用在较少的位置上，造成接触处两零件间的材料熔融在一起而无法拧动，最后只得釆用机械加工的方法将螺钉头车削掉，才将压气机转子分解开。
图17、高压压气机轴内的隔热套筒
D30-KU-154发动机死腔破裂造成4级低压涡轮非包容转子爆破故障。图-154客机用的D30-KU-154发动机中，在高压压气机轴内装有一钛合金制的隔热套筒（图17），隔热套筒与低压传动轴间有5mm径向间隙，间隙中为滑油腔。隔热套筒两端均装有封严胶圈，使高压压气机轴与隔热套筒间形成了一死腔。
图18、低压传动轴折断
在发动机工作4582h, 2437循环后，隔热套筒在反复加压、卸压作用下低循环疲劳，材料强度大大降低。另外，由于封严封胶圈老化，滑油漏入高压压气机轴与隔热套筒形成的环腔中，滑油自燃使腔压突增，造成隔热套筒在外压作用下失稳向内变形形成一个凹陷处，凹陷处的最尖处与低压传动轴相接触，在相对转速5700转/min作用下，将低压传动轴磨出深槽后而折断（图18）。
低压传动轴折断后，4级低压涡轮失去负荷转子飞转，在极大的离心力作用下转子爆裂，爆裂形成的断块击穿机匣甩出发动机，幸好出故障的发动机位于飞机机尾处，甩出的断块未对飞机机体结构造成损伤，否则其后果不堪设想。
5.锁紧叶片的锁片强度不够造成发动机重大故障
风扇、压气机与涡轮工作叶片装在轮盘上时，需用锁片将叶片槽向固定在装叶片的榫槽中，防止叶片沿槽向滑出榫槽。锁片虽小，但它承受的负荷多且变化，如果不认真设计，会在工作中断裂，造成叶片从轮盘中甩出，严重时甩出的叶片会击穿机匣，对发动机结构或飞机结构造成二次损伤。
F101风扇叶片锁紧卡环断裂使B-1B在海湾战争中全面停飞。F101发动机为B-1B轰炸机所用的发动机，其第1级风扇叶片是用一个卡环将所有叶片锁紧在轮盘上的，如图19所示。
发动机工作一段时间后，风扇叶片被吸入的细小沙石冲刷磨蚀，叶型略有变化因而改变了叶片的自然振动频率，在97%的风扇最大转速下叶片出现共振，振动应力很大。如果叶片存在一些缺陷，就会使叶片折断，导致转子的平衡被破坏，风扇转子就会产生高频振动，造成卡环断裂，使叶片从轮盘上甩出，结果引起发动机着火。
1990年10月初，一架B-1B轰炸机刚飞到1800m高度时，１号发动机锁紧风扇叶片的卡环突然折断，使全部风扇叶片甩出，引起发动机着火，飞机紧急着陆。2周后又一架飞机由于同样原因，8片风扇叶片甩出发动机，并引起发动机着火，为此美国空军下令全部97架B-1B停飞以排除故障。
1991年1月17日海湾战争爆发，美国出动了所有在役的战机，唯独B-1B正处于停飞排故期而未能参战。自1986年６月29日第１架B-1B加入美国空军服役到1990年底，发动机累计工作时间超过10万小时，曾出现６次叶片甩离事件。
为排除故障，将原来由不锈钢材料制造的厚度为1.6 mm的卡环，改用镍基合金制造，厚度加大到3.68 mm，以增加卡环的强度。另外，在风扇叶片根部加装减振块，以降低风扇叶片的振动应力（可降低1/3）。上世纪90年代后期，GE公司还采用激光冲击强化（LSP）对风扇叶片进行强化处理，以提高叶片的疲劳强度。
图19、风扇叶片用卡环锁紧在轮盘上
涡扇6发动机锁紧叶片的锁片断裂引起试车间失火
涡扇6发动机是我国自行研制的军用小涵道比涡轮风扇发动机，在上世纪60年代后期一次调整试车过程中，由于压气机叶片锁片强度不够而断裂，造成一片叶片甩离轮盘并击穿机匣，断片打坏试车间的燃油导管，引发试车间失火。
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