壓氣機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置的主要組成部分和關(guān)鍵部件，是大氣流經(jīng)燃?xì)鈩?dòng)力裝置的首要通道，其性能對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能將產(chǎn)生直接影響。本文介紹使用內(nèi)窺鏡檢測(cè)和渦流檢測(cè)監(jiān)控壓氣機(jī)葉片損傷的方法。

1. 內(nèi)窺檢查與損傷影像分析

目前，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片的損傷監(jiān)控，大多采用內(nèi)窺檢測(cè)方法，內(nèi)窺檢測(cè)中以檢測(cè)人員觀察分析為主。也有一些內(nèi)窺鏡具備缺陷的自動(dòng)識(shí)別功能，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的損傷形態(tài)，將缺陷分為線條形（如裂紋）和面積形（如缺口、撕裂等），針對(duì)不同的損傷形態(tài)，采取不同的自動(dòng)測(cè)量方法。對(duì)于內(nèi)窺鏡檢測(cè)來(lái)說(shuō)，面積形缺陷比較容易檢出，如缺口和掉塊，而裂紋因比較細(xì)小而不易檢出。

受內(nèi)窺鏡的分辨率、缺陷位置、光照情況、葉片表面劃痕與附著物等因素的影響，容易發(fā)生漏檢，所以需要檢測(cè)人員特別仔細(xì)地檢查，尤其是要注意裂紋與表面劃痕的區(qū)別。裂紋的擴(kuò)展方向一般不是很規(guī)則，有較尖銳的尾部特征，且在葉片邊上容易出現(xiàn)較明顯的裂紋痕跡；而劃痕多呈直線或帶一定弧度的平滑曲線，在葉片邊上一般不會(huì)留下痕跡。

另一個(gè)值得注意的問(wèn)題是，需要加強(qiáng)對(duì)處于規(guī)程允許損傷范圍內(nèi)未處理的舊傷的監(jiān)控與處理。由于局部應(yīng)力集中，此類輕微損傷也同樣存在萌生裂紋的可能性，且這類后續(xù)擴(kuò)展裂紋極其隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)。

內(nèi)窺鏡檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是快速、簡(jiǎn)單方便、直觀、經(jīng)濟(jì)，但其缺點(diǎn)為僅能檢測(cè)葉片表面缺陷，且容易受檢測(cè)人員經(jīng)驗(yàn)和葉片表面狀況的影響。

2. 渦流檢測(cè)與損傷定量評(píng)估

渦流檢測(cè)技術(shù)是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的一種無(wú)損檢測(cè)方法，適用于導(dǎo)體材料的檢測(cè)，其對(duì)疲勞裂紋和亞表面腐蝕缺陷非常敏感，靈敏度高，可達(dá)性好。對(duì)于渦流檢測(cè)，包含葉片質(zhì)量信息的是渦流傳感器中測(cè)量線圈接收的電壓(電流)信號(hào)。而測(cè)量線圈接收到的輸出信號(hào)中，能夠表征葉片裂紋缺陷等不連續(xù)的是電壓(電流)信號(hào)的變化量，或者說(shuō)是渦流傳感器分別置于葉片完好處與含有裂紋等不連續(xù)性缺陷處所接收到的電壓(電流)信號(hào)差。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)葉片損傷，疲勞裂紋是最危險(xiǎn)的，裂紋擴(kuò)展會(huì)引起葉片斷裂，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)打傷發(fā)動(dòng)機(jī)，造成更大的損失。為了精確測(cè)量裂紋的尺寸，筆者運(yùn)用當(dāng)量曲線法在損傷定量方面進(jìn)行了探討。當(dāng)渦流傳感器在葉片試件上分別沿著垂直于裂紋長(zhǎng)度方向掃描不同深度的裂紋缺陷時(shí)，可以得出裂紋信號(hào)幅值與裂紋的深度基本成正比的結(jié)論；類似地，裂紋信號(hào)幅值與檢測(cè)頻率之間也存在一定的關(guān)系。

在葉片的實(shí)際損傷中，受到葉片材料、損傷形狀等影響，產(chǎn)生的裂紋深度在不同的區(qū)域會(huì)有變化，在裂紋的起始部位開(kāi)裂會(huì)深一些，裂紋端部開(kāi)裂會(huì)稍淺?？刹捎蒙鲜龇椒ǘ總鞲衅鳈z測(cè)點(diǎn)的裂紋深度，找出裂紋開(kāi)裂最深的部位。

3. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)綜合運(yùn)用內(nèi)窺鏡檢測(cè)和渦流檢測(cè)監(jiān)控壓氣機(jī)葉片損傷，既能直觀地觀察到損傷的形貌特征，又可對(duì)危險(xiǎn)的裂紋故障進(jìn)行精確定量，對(duì)于保障飛行安全具有重要意義。

本文來(lái)源：《無(wú)損檢測(cè)》2021年1期 （有部分刪節(jié)和少量修改）

作者：張海兵1，張?zhí)┓?，郭奇2

1.海軍航空大學(xué)青島校區(qū) 航空機(jī)械工程與指揮系

2.北京航空工程技術(shù)研究中心

第一作者：張海兵，碩士，副教授，主要從事飛機(jī)損傷檢測(cè)與評(píng)價(jià)工作。

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