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航空发动机修理技术
1.4.2.1 2.1 航空发动机的寿命
2.1 航空发动机的寿命

航空发动机的寿命是指发动机能在飞机上正常运转的持续时间,即其主要结构件在工作中的磨损、蠕变变形过大、应力断裂或高、低循环疲劳裂纹造成机件失效之前,整机能够安全可靠地工作的时间或工作循环次数。

2.1.1 航空发动机的寿命表示方法

我国在20世纪50年代仿制苏联的老机型寿命以工作小时数确定;20世纪70年代以后,苏联逐渐以主要零部件寿命使用的工作小时和循环次数来表示发动机寿命,或根据使用条件同时规定使用日历年限和循环次数,两者只要一个达到规定值,该零部件和整机就算达到寿命。

西方国家则普遍采用单元体或大部件的寿命管理机制,只规定关键件及单元体或大部件的寿命,没有发动机总寿命的概念,实际使用寿命与飞机相当,可达几千小时。对于单元体或大部件寿命管理,要求同一单元体或大部件内各关键件的使用寿命尽量一致,若不同则取其中最小者作为单元体或大部件的翻修寿命。基于维修过程中大部件的相互串装及经济性的考虑,规定了单元体或大部件的最小剩余寿命。最小剩余寿命是指使用一定时间的零部件剩余寿命必须大于某一最小值,否则维修经济性不好。如斯贝发动机,规定大部件的最小剩余寿命不得低于400 h,这个最小剩余寿命的确定综合了维修、制造成本及使用安全等因素。

民航发动机寿命主要按照循环数来计算,飞机完成一次从起飞到着陆的过程,称为发动机的一次工作循环。发动机每工作一个循环,就经历了启动—高速运转—关闭这个过程,许多部件受力经历了从零到最大再到零的过程。民航发动机和欧美军用发动机有总寿命的零部件主要是旋转件,而非旋转零部件基本无规定的总寿命。CFM56系列发动机一般使用7~10年(([0-9]+)([0-9]+)~([0-9]+)([0-9]+)个循环)进行第一次大修,大修时更换到寿零件,其他零件视情修理。

2.1.2 航空发动机寿命的分类

航空发动机的寿命可分为发动机总寿命、修理间隔寿命、发动机工作寿命、剩余寿命、发动机日历寿命。

1.发动机总寿命

发动机总寿命是指发动机从出厂服役到报废时的总工作时数或工作循环次数,主要由总工作时间、循环寿命(低循环疲劳次数)和大状态工作时间来规定。对于在总工作寿命期内允许大修的发动机,因其绝大多数的零部件均可以得到更换,故整机总工作寿命可以得到持续发展。采用总寿命指标,主要是基于经济性、管理和技术更新的需要,目前我国现役发动机总工作寿命一般用小时给定,采用总工作寿命、翻修寿命和发动机日历寿命三个指标对整机寿命实施控制。民航发动机一般不是直接报废,而是替换下来大修、封存。若没有修复价值、经济上完全不合算时,交由专业的发动机分解公司进行分解再利用,出售有用的零部件。

2.修理间隔寿命

修理间隔寿命是指发动机从出厂到第一次翻修,或两次翻修间的工作时数或工作循环次数,也称为发动机的一个寿命期或一次翻修间隔寿命。确定翻修间隔期限主要参考工作寿命最短的零部件,也考虑了发动机在使用中的可靠性。

3.发动机工作寿命

发动机工作寿命是指发动机从生产出厂服役到查证时的全部安全工作时数之和,也称发动机的已工作寿命。

4.剩余寿命

剩余寿命是指用发动机设计时给定的总寿命,减去发动机的工作寿命所得的寿命。

5.发动机日历寿命

发动机日历寿命是指发动机制造出来后的累积日历时间,在寿命控制中,它通常与工作小时指标并用,以先到者为准进行翻修。由于通常在设计时已考虑了主体材料的腐蚀防护和控制问题,到了日历寿命期,仅需对发动机易腐蚀件进行维护或更换,因此日历寿命通常较少制约发动机总工作寿命的发挥。

相对于发动机的间隔寿命,总寿命都是由发动机的设计部门给定参考值。随着修理厂技术水平的提升,采取一定的技术措施,通过零部件的深度修理及试验验证,也可以把发动机或发动机的零部件进行延寿使用。