Page 47 - 理化检验-物理分册2023年第九期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202309009

航空快卸卡箍连接结构开裂原因

都亚仙, 孙智君

( 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司, 上海 201306 )
摘 要: 某航空卡箍连接结构中的燃油分配器主壳体及卡箍发生开裂。采用宏观观察、 扫描电
镜分析、 金相检验及硬度测试等方法对卡箍连接结构开裂的原因进行分析。结果表明: 燃油分配器
主裂纹起源于安装边 R 角, 呈多源、 线源特征, 为起始应力较大的双向弯曲疲劳开裂; 卡箍发生了
起始应力较大的疲劳开裂, 裂纹起源于连接环内侧表面, 呈多源、 线源特征; 燃油分配器与卡箍接触
面受力不均是其发生早期疲劳开裂的主要原因, 结合面挤压摩擦损伤也促进了疲劳裂纹的萌生。
关键词: 燃油分配器; 卡箍; 疲劳开裂; 挤压摩擦损伤

中图分类号: TB31 ; TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 09-0031-05

Crackin g reasonsoftheaviationq uickreleaseclam p connectionstructure

DUYaxian , SUNZhi j un

( AECCCommercialAircraftEn g ineManufactureCo. , Ltd. , Shan g hai201306 , China )

Abstract : Themainshellofthefueldistributorandclam p intheaviationclam p connectionstructurecracked.

Thecrackin gcausesofclam pconnectionstructurewereanal y zedb y macrosco p icobservation , scannin gelectron

microsco p eanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandhardnesstest.Theresultsshowthatthemaincrackofthefuel

distributorori g inatedfromthe Ran g leofthemountin g ed g eandwascharacterizedb ymulti-sourceandlinesource ,

whichwasabidirectionalbendin g fati g uecrackwithlar g einitialstress.Theclam p ex p eriencedfati g uecrackin gwith

lar g einitialstress.Thecrackori g inatedfromtheinnersurfaceoftheconnectin g rin g , whichwascharacterizedb y

multi-sourceandlinesource.Theunevenstressonthecontactsurfacebetweenthefueldistributorandtheclam p

wasthemainreasonforitsearl y fati g uefractureandtheextrusionfrictiondama g eofthe j ointsurfacealso p romoted

theinitiationoffati g uecracks.

Ke y words : fueldistributor ; clam p ; fati g uecrackin g ; extrusionfrictiondama g e
卡箍结构包括安装卡箍、 连接卡箍、 固定卡箍以 研阶段, 采用振动试验的方法对燃油分配器及其卡
及其他卡箍等, 常用于飞机、 发动机上各种管路的连 箍连接结构进行质量检验, 有利于设计改进, 避免发
接、 固定与支撑, 电线、 电缆的捆扎、 固定与安装, 以 动机出现故障。
及仪器、 仪表附件的安装与固定等 [ 1 ] 。在卡箍结构 对某航空发动机燃油分配器及其卡箍连接结构
的实际应用中, 许多文献对导管固定卡箍的失效原 开展 y 方向的扫频及驻频振动试验, 试验频率为
因进行了报道 [ 2-7 ] 。燃油分配器是发动机燃油控制 5~2000Hz , 燃油分配器的质量为 4.9k g 其试验

,
系统的核心部件之一, 其采用实时分配燃油的方式 系统的连接方式如图1所示, 卡箍将燃油分配器主
来实现分级燃烧 [ 8 ] 。因此, 燃油分配器的质量直接 壳体安装边与倾角为 40° 的工装箍紧连接。试验
决定了燃烧的效率和温度场的分布, 燃油分配器出 后, 在燃油分配器主壳体以及卡箍处均发现裂纹。
现故障会严重影响发动机的可靠性及飞行安全。快 燃油分配器主壳体材料为 2A14 钢, 试验时间约为
卸卡箍连接结构用于固定燃油分配器, 在发动机预 4h 。卡箍的材料为 1Cr18Ni9 固溶钢, 试验时间约

为28h 。笔者采用宏观观察、 扫描电镜( SEM ) 分
收稿日期: 2022-10-10
析、 金相检验及硬度测试等方法分析了其开裂原因,
作者简介: 都亚仙( 1989- ), 女, 工程师, 主要从事航空发动机材
并提出了相关改进措施, 以避免该类问题再次发生。
料金相检验及失效分析工作, y axiandu@163.com
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