基于某航空发动机振动事件的高压涡轮转子叶片超温问题研究 被引量：2

1

作者 张晗 王茹雪 +1 位作者 刘洋 孙沐昕 《中国新技术新产品》 2017年第11期6-7,共2页

某航空发动机试验过程中发生振动大故障。分解后,发现高压涡轮转子叶片等多处零组件有磨损、变形甚至断裂的情况。将全台共计72片高压涡轮转子叶片委托中国航空工业集团公司失效分析中心进行分析,确认原因为高压涡轮转子叶片超温。分析... 某航空发动机试验过程中发生振动大故障。分解后,发现高压涡轮转子叶片等多处零组件有磨损、变形甚至断裂的情况。将全台共计72片高压涡轮转子叶片委托中国航空工业集团公司失效分析中心进行分析,确认原因为高压涡轮转子叶片超温。分析高压涡轮转子叶片超温的多种可能原因,采用排除法,推断此次高压涡轮转子叶片超稳为局部超温,原因为高压涡轮导向器堵块脱落打伤高压涡轮转子叶片导致高压涡轮转子叶片冷却失效。根据推断寻找事实依据,推导故障模式。提出解决高压涡轮导向器堵块存在脱落可能性的方案,为后续高压涡轮转子叶片超温问题的判断提供分析思维导向。 展开更多

关键词 航空发动机 整机振动 高压涡轮转子叶片超温 冷却失效

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涡轮叶片材料CMSX-4超温状态组织演变研究

2

作者 彭霜 石凤仙 +2 位作者 滕跃飞 孙智君 曹玮 《失效分析与预防》 2024年第2期99-108,共10页

以涡轮叶片用材料CMSX-4合金为研究对象,采用体式显微镜、扫描电镜、维氏硬度计等研究了CMSX-4合金在超温状态下的组织演变以及硬度变化。结果表明:随温度升高,γ′相长大聚集的同时伴随着γ′相回溶,γ′相立方度下降,γ通道变宽。当... 以涡轮叶片用材料CMSX-4合金为研究对象,采用体式显微镜、扫描电镜、维氏硬度计等研究了CMSX-4合金在超温状态下的组织演变以及硬度变化。结果表明:随温度升高,γ′相长大聚集的同时伴随着γ′相回溶,γ′相立方度下降,γ通道变宽。当超温处理温度到达1250℃时,γ/γ′相界面呈锯齿状;当温度达到1300℃后,γ′相全部回溶;当温度达到1350℃时,合金开始初熔,出现大量孔洞与γ+γ′共晶。当在1300℃以下一定温度保温时,随着保温时间的延长,γ′相百分含量逐渐减少并趋于稳定。当温度达到γ′相全部回溶温度时,因重新析出细小的二次γ′相,合金硬度显著升高,最高硬度达458 HV,比原始状态提高约12%。因此,对于过热等异常服役引起组织损伤与退化,可结合叶片宏观形貌、γ′相形态与百分含量、硬度退化情况进行材料损伤程度的评估。 展开更多

关键词 涡轮叶片 单晶高温合金 CMSX-4 超温 γ′相

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某航空发动机高压涡轮导向叶片高温失效分析 被引量：4

3

作者 孙睿毓 李艳明 +2 位作者 李青 黄芒通 周梦志 《风机技术》 2023年第1期87-91,共5页

通过外观检查、断口分析、材质检查、气膜孔检查和热模拟等试验工作,对故障高压涡轮导向叶片裂纹性质及产生机理进行分析。结果表明:故障叶片裂纹性质为疲劳,疲劳起源于气膜孔外壁的尖角区域。热障涂层涂覆后引起前缘气膜孔孔径减小,且... 通过外观检查、断口分析、材质检查、气膜孔检查和热模拟等试验工作,对故障高压涡轮导向叶片裂纹性质及产生机理进行分析。结果表明:故障叶片裂纹性质为疲劳,疲劳起源于气膜孔外壁的尖角区域。热障涂层涂覆后引起前缘气膜孔孔径减小,且使用过程中气膜孔受燃气氧化附着物影响导致孔口堵塞;叶片前缘局部超温导致基体组织转变,降低了基体的抗疲劳性能,促使叶片过早疲劳开裂。本文提出了适当加大气膜孔孔径,完善加工工艺要求,加强孔表面附着物清理等建议,可有效避免类似故障重复发生。 展开更多

关键词 涡轮导向叶片 疲劳裂纹 气膜孔 超温 热障涂层

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涡扇发动机二级转子叶片超温断裂分析 被引量：19

4

作者 赵文侠 李莹 +1 位作者 范映伟 郑运荣 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期39-44,共6页

运用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针微束分析仪对断裂叶片表面进行了宏观形貌、叶片断口宏观、微观形貌及显微组织分析,推断出叶片使用时不同部位所承受的温度范围,并对断裂原因进行了探讨。结果表明:启动超温致使叶片γ′相回... 运用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针微束分析仪对断裂叶片表面进行了宏观形貌、叶片断口宏观、微观形貌及显微组织分析,推断出叶片使用时不同部位所承受的温度范围,并对断裂原因进行了探讨。结果表明:启动超温致使叶片γ′相回溶甚至过烧至初熔状态,局部枝晶间和晶界出现明显液化现象,叶片前缘和后缘过烧程度严重,该区承受的温度达到甚至超过了1260℃,距叶片前缘约6mm中心区,其承温在1220℃左右,离叶片前缘8mm处,其短时承温在1180℃以下;超温使叶片处于严重过载状态,最终造成多个叶片瞬间断裂。 展开更多

关键词 涡轮叶片 超温 初熔 过载断裂 失效分析

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航空发动机涡轮叶片超温服役损伤的研究进展 被引量：11

5

作者 赵云松 张迈 +6 位作者 郭小童 郭媛媛 赵昊 刘砚飞 姜华 张剑 骆宇时 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期24-33,共10页

涡轮叶片是航空发动机的核心热端部件之一,其安全服役对航空发动机的正常运行至关重要。当发动机遭遇非正常工况时,涡轮叶片的服役温度可能急剧上升并超过正常工作允许温度,即发生超温服役。超温可使叶片遭受严重的组织退化,导致叶片提... 涡轮叶片是航空发动机的核心热端部件之一,其安全服役对航空发动机的正常运行至关重要。当发动机遭遇非正常工况时,涡轮叶片的服役温度可能急剧上升并超过正常工作允许温度,即发生超温服役。超温可使叶片遭受严重的组织退化,导致叶片提前失效。本文介绍了航空发动机涡轮叶片过热检查和失效分析的方法,详细阐述了超温服役对显微组织与力学性能影响的研究进展。此外,本文还对高温合金超温服役损伤评价、寿命预测和组织修复提出了展望,为叶片服役评价与失效分析及新型高温合金的研制提供了参考借鉴和理论依据。 展开更多

关键词 涡轮叶片 超温 显微组织 力学性能

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某发动机高压二级涡轮叶片断裂失效分析 被引量：3

6

作者 刘德林 张卫方 +1 位作者 李春光 缪宏博 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2007年第z1期71-74,共4页

某发动机在试车时高压二级涡轮叶片全部断裂。本文对叶片断口特征、高压二级涡轮外环内壁的损伤情况进行了观察,对叶片的显微组织进行了检查,分析了断裂性质和形成原因。结果表明,高压二级涡轮叶片的断裂为过载断裂,叶片的断裂与材质或... 某发动机在试车时高压二级涡轮叶片全部断裂。本文对叶片断口特征、高压二级涡轮外环内壁的损伤情况进行了观察,对叶片的显微组织进行了检查,分析了断裂性质和形成原因。结果表明,高压二级涡轮叶片的断裂为过载断裂,叶片的断裂与材质或加工无关。叶片的断裂是由于叶片与涡轮外环发生了严重摩擦所致。导致叶片与外环发生严重摩擦的原因可能是叶片承受了短时超温,导致叶片发生高温伸长。同时,短时超温导致的叶片高温强度下降对断裂也起到了一定的促进作用。 展开更多

关键词 涡轮叶片 过载断裂 摩擦 超温

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航空发动机高压涡轮叶片表面红外发射率测量及应用 被引量：6

7

作者 徐春雷 薛秀生 +2 位作者 朴成杰 杨宝兴 刘自海 《航空发动机》 2015年第2期89-92,共4页

在使用RotamapⅡ红外测试系统前需要已知被测涡轮叶片的表面发射率。阐述了1种使用电涡流加热涡轮叶片,从而获得较大温度范围内的涡轮叶片表面发射率的方法。试验测试了某型航空发动机的新、旧2种高压涡轮叶片的表面发射率。试验结果表... 在使用RotamapⅡ红外测试系统前需要已知被测涡轮叶片的表面发射率。阐述了1种使用电涡流加热涡轮叶片,从而获得较大温度范围内的涡轮叶片表面发射率的方法。试验测试了某型航空发动机的新、旧2种高压涡轮叶片的表面发射率。试验结果表明:不同温度下叶片的发射率数值会发生变化,新叶片的表面发射率随温度的升高而明显增大,当叶片表面发生严重氧化后发射率变化较小,在±0.02之间。采用RotamapⅡ系统测试某型发动机高压涡轮叶片温场时,发射率数值可以取0.893,其测温误差小于被测物体温度的1%。同时结合试验得出的发射率造成的测温误差曲线可以对红外测温结果进行修正。 展开更多

关键词 高压涡轮叶片 发射率 温度场 测量 红外测温 电涡流加热 航空发动机

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某涡轴发动机Ⅰ级涡轮叶片叶尖涂层剥落失效分析 被引量：1

8

作者 柴志刚 《失效分析与预防》 2007年第1期19-23,共5页

本文分析了某涡轴发动机Ⅰ级涡轮叶片叶尖涂层剥落的失效原因。宏、微观断口分析发现,涂层剥落断口主要呈烧蚀熔化形貌和瞬断形貌,表明涂层剥落主要由烧蚀引起;金相检查发现叶尖处基体γ′相已经粗化,表明叶片工作时有超温现象。综合分... 本文分析了某涡轴发动机Ⅰ级涡轮叶片叶尖涂层剥落的失效原因。宏、微观断口分析发现,涂层剥落断口主要呈烧蚀熔化形貌和瞬断形貌,表明涂层剥落主要由烧蚀引起;金相检查发现叶尖处基体γ′相已经粗化,表明叶片工作时有超温现象。综合分析认为,发动机在大修试车过程中T3温度超温是导致该叶片叶尖涂层剥落的根本原因。 展开更多

关键词 涡轮叶片 涂层 超温

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基于SVR的高压涡轮一级转叶裂纹发展规律

9

作者 曹惠玲 王晓兵 《中国民航大学学报》 CAS 2018年第4期29-34,共6页

针对航空发动机高压涡轮一级转子叶片10~12孔区域裂纹损伤的潜在安全问题,首先利用Image J软件获取裂纹损伤数据,然后建立基于SVR的高压涡轮一级转子叶片裂纹损伤长度预测模型并检验模型的可靠性,最后利用模型对各相关因素进行深入分析... 针对航空发动机高压涡轮一级转子叶片10~12孔区域裂纹损伤的潜在安全问题,首先利用Image J软件获取裂纹损伤数据,然后建立基于SVR的高压涡轮一级转子叶片裂纹损伤长度预测模型并检验模型的可靠性,最后利用模型对各相关因素进行深入分析。结果表明,裂纹发展长度随空气质量指数变化呈指数规律分布,随CSN、EGT和N1变化呈对数规律分布,且各相关因素的变化对裂纹损伤发展的贡献率有很大差异。 展开更多

关键词 预测 支持向量回归机 裂纹 QAR数据 高压涡轮一级转子叶片

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K465高温合金短时超温后的显微组织退化及拉伸性能 被引量：10

10

作者 郭小童 郑为为 +2 位作者 肖程波 郑运荣 冯强 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期77-86,共10页

航空发动机涡轮叶片在非正常工况下服役会发生短时超温的现象,导致叶片严重损伤。本工作利用高温拉伸实验设备,对航空发动机涡轮叶片用K465合金在1180~1270℃短时超温条件下的瞬时拉伸性能进行了测试。利用SEM、XRD和物理化学相分析的... 航空发动机涡轮叶片在非正常工况下服役会发生短时超温的现象,导致叶片严重损伤。本工作利用高温拉伸实验设备,对航空发动机涡轮叶片用K465合金在1180~1270℃短时超温条件下的瞬时拉伸性能进行了测试。利用SEM、XRD和物理化学相分析的方法观察和定量表征拉伸前后的显微组织,研究了短时超温过程中显微组织的演变规律及其对拉伸性能的影响。结果表明:随超温温度增加,K465合金中γ′相、碳化物和晶界γ′膜逐步回溶;γ′相形成元素在枝晶间的富集导致枝晶间γ′相完全溶解温度显著高于枝晶干。在1270℃下,晶界与枝晶间残余共晶处发生初熔。合金的屈服强度随着超温温度的增加显著降低,由1000℃时的439MPa急剧下降至1180℃时的85MPa和1240℃时的26MPa。一次γ′相与晶界γ′膜的回溶及初熔是影响拉伸性能的主要因素。 展开更多

关键词 K465合金 涡轮叶片 超温 显微组织 拉伸性能

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发动机燃气涡轮叶片断裂分析 被引量：21

11

作者 卢文海 刘丽玉 白明远 《失效分析与预防》 2010年第4期252-256,共5页

某飞机在起飞时尾喷管发生喷火,其燃气涡轮一、二级叶片断裂,在尾喷管及相关机匣内表面存在大量的金属附着物。对断裂的叶片进行断口宏微观观察、金相组织检验。结果表明:燃气涡轮一、二级叶片断口为沿晶脆性断口,高温区组织出现过热,... 某飞机在起飞时尾喷管发生喷火,其燃气涡轮一、二级叶片断裂,在尾喷管及相关机匣内表面存在大量的金属附着物。对断裂的叶片进行断口宏微观观察、金相组织检验。结果表明:燃气涡轮一、二级叶片断口为沿晶脆性断口,高温区组织出现过热,局部过烧,导致叶片断裂的原因是发动机在超温状态下工作。 展开更多

关键词 燃气涡轮叶片 高温合金 超温 过烧组织

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基于少量数据确定航空发动机涡轮叶片的寿命分布 被引量：1

12

作者 丁品行 白杰 《航空制造技术》 2010年第8期76-78,81,共4页

通过分析第一级高压涡轮转子(HPT-1)叶片现场故障数据,综合考虑影响HPT-1叶片寿命的因素、故障模式、维修情况等,建立三维数学模型,通过降维处理得出HPT-1叶片寿命分布柱状图,使用最小二乘法减少所拟合的威布尔寿命分布曲线与柱状图之... 通过分析第一级高压涡轮转子(HPT-1)叶片现场故障数据,综合考虑影响HPT-1叶片寿命的因素、故障模式、维修情况等,建立三维数学模型,通过降维处理得出HPT-1叶片寿命分布柱状图,使用最小二乘法减少所拟合的威布尔寿命分布曲线与柱状图之间的误差。为处理现场数据提供一种切实可行的方法,且为航空公司维修管理部门安排HPT-1叶片维修操作提供依据,对减少飞机停机时间、提高航空公司运作效益有着重要的意义。 展开更多

关键词 降维数学法 第一级高压涡轮转子叶片 威布尔分布 寿命分布

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高速旋转状态下高压涡轮叶盘振动试验研究 被引量：3

13

作者 罗莉 黄大永 《航空工程进展》 CSCD 2021年第1期85-90,共6页

在高速旋转状态下,开展对高压涡轮转子叶片的振动特性和缘板阻尼装置减振效果的试验研究,有利于后期的设计迭代,获得真实的叶片振动情况。以高压涡轮转子模拟件为对象,采用雾化油滴非接触式激励方式模拟涡轮叶片周期性气动激励,建立高... 在高速旋转状态下,开展对高压涡轮转子叶片的振动特性和缘板阻尼装置减振效果的试验研究,有利于后期的设计迭代,获得真实的叶片振动情况。以高压涡轮转子模拟件为对象,采用雾化油滴非接触式激励方式模拟涡轮叶片周期性气动激励,建立高速旋转状态下高压涡轮转子叶片振动特性试验系统,并进行介于静止状态夹具固定式测试和整机直接测试之间的组件级试验,在高速旋转状态下实现叶片非接触式高频激振,获取叶片的振动特性和缘板阻尼装置对转子叶片的减振效果。结果表明:在常温10000~19000 r/min运行转速下,缘板阻尼装置对转子叶片减振约40%,阻尼质量较大的叶片频率较高。 展开更多

关键词 高压 涡轮 转子叶片 振动 阻尼 减振

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发动机低压涡轮导向叶片裂纹分析 被引量：4

14

作者 卜嘉利 高志坤 +2 位作者 韩振宇 刘明坤 牛建坤 《失效分析与预防》 2020年第3期179-183,190,共6页

低压涡轮导向叶片是发动机中重要热端部件之一,叶片在高温燃气环境下工作,服役条件十分恶劣。发动机工作结束后,发现低压涡轮导向叶片表面存有裂纹和基体缺失现象。通过外观检查、断口宏微观分析、材质分析、气膜孔检查及热模拟试验等手... 低压涡轮导向叶片是发动机中重要热端部件之一,叶片在高温燃气环境下工作,服役条件十分恶劣。发动机工作结束后,发现低压涡轮导向叶片表面存有裂纹和基体缺失现象。通过外观检查、断口宏微观分析、材质分析、气膜孔检查及热模拟试验等手段,对低压涡轮导向叶片的裂纹性质及萌生原因进行分析研究。结果表明:故障低压涡轮导向叶片的裂纹性质为疲劳裂纹,叶片在工作过程中热障涂层脱落,导致叶片组织超温,使其抗疲劳性能下降并萌生疲劳裂纹。 展开更多

关键词 发动机 低压涡轮导向叶片 疲劳裂纹 超温 失效分析

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双螺杆式空气压缩机超温故障原因分析

15

作者 邱林 李孟安 《河南化工》 CAS 2011年第12期48-49,共2页

叙述了阿特拉斯ZR250在运行过程中出现的故障,并分析了排气温度高和油温高等故障的原因,给出了解决方案和预防措施。

关键词 双螺杆式空气压缩机 超温故障 冷却 高压转子

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双转子涡扇发动机碰摩振动特征研究 被引量：6

16

作者 丁小飞 彭丹阳 +1 位作者 曹航 陈果 《航空发动机》 北大核心 2021年第4期91-97,共7页

针对某双转子涡扇发动机转子叶片-机匣碰摩振动问题,建立了新型叶片-机匣碰摩的力学模型。将所提出的碰摩模型应用于某型发动机转子-支承-机匣整机模型中,开展了高压涡轮转子叶片和高压涡轮机匣的碰摩仿真分析。分析结果表明:碰摩导致... 针对某双转子涡扇发动机转子叶片-机匣碰摩振动问题,建立了新型叶片-机匣碰摩的力学模型。将所提出的碰摩模型应用于某型发动机转子-支承-机匣整机模型中,开展了高压涡轮转子叶片和高压涡轮机匣的碰摩仿真分析。分析结果表明:碰摩导致整机振动值较大幅度的增大,同时伴随着高压转子倍频和高低压组合频振动成分。对某发动机整机试车振动数据分析表明:其振动偏大主要是由于工作过程中转子和静子机匣的热变形不协调导致的高压涡轮转子叶片和高压涡轮机匣的碰摩引起的,主要特征表现为振动总量和高压基频振动的增大,同时伴随明显的高压2倍频振动和高低压组合频振动。仿真分析结果与发动机实测振动数据基本一致。 展开更多

关键词 转静子碰摩 高压涡轮转子叶片 高压涡轮机匣 热变形 整机振动 双转子涡扇发动机

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基于统计方法的高压涡轮转子叶片寿命分析 被引量：2

17

作者 袁锴 左洪福 孙见忠 《飞机设计》 2015年第2期31-36,共6页

针对航空公司已有高压涡轮(HPT)转子叶片寿命统计分析方法的不足,结合其他领域疲劳寿命统计分析方法,包括最小二乘估计结合极大似然估计、概率图、K-S检验、AIC,以及参数回归模型,建立了一套更加完备的HPT转子叶片寿命统计分析流程。在... 针对航空公司已有高压涡轮(HPT)转子叶片寿命统计分析方法的不足,结合其他领域疲劳寿命统计分析方法,包括最小二乘估计结合极大似然估计、概率图、K-S检验、AIC,以及参数回归模型,建立了一套更加完备的HPT转子叶片寿命统计分析流程。在流程中加入了对影响寿命的因素的统计分析。通过对一组寿命数据的拟合,得出了寿命的基本分布为对数正态分布这一结果,然后,对寿命和相应的推理等级联合建模,得出了不同推力等级下的寿命分布。该流程可以推广到其他具有疲劳失效机制部件寿命分析。 展开更多

关键词 高压涡轮转子叶片 寿命分析流程 参数回归分析

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通过孔探方法评估灰尘积累对高压涡轮转子叶片的影响 被引量：1

18

作者 范海清 《航空维修与工程》 2012年第5期47-48,共2页

介绍了一种通过对CFM56-7B发动机在翼孔探检查来评估高压涡轮转子叶片前灰尘积累情况的方法,并选取不同使用时间的8台发动机进行数据对比,分析得出灰尘的堆积量与发动机使用时间、使用循环的关系,探讨提前预判发动机高压涡轮转子叶片严... 介绍了一种通过对CFM56-7B发动机在翼孔探检查来评估高压涡轮转子叶片前灰尘积累情况的方法,并选取不同使用时间的8台发动机进行数据对比,分析得出灰尘的堆积量与发动机使用时间、使用循环的关系,探讨提前预判发动机高压涡轮转子叶片严重损伤的可行性,减少非计划换发,为计划性换发提供理论依据。 展开更多

关键词 CFM56—7B 高压涡轮转子叶片 孔探检查 灰尘 热障涂层

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铼在超耐热合金中的应用进展 被引量：2

19

作者 王顺昌 Paul J.Fink 《世界有色金属》 2011年第2期66-67,共2页

通用电子航空公司(GE Aviation,以下简称GE航空)研发出一种新的铼含量低的单晶镍基超耐热合金René N515。这种合金的性能可与第二代铼含量高的镍基超耐热合金René相媲美,铼含量却有大幅减少。该合金系采用神经网络模型开发出... 通用电子航空公司(GE Aviation,以下简称GE航空)研发出一种新的铼含量低的单晶镍基超耐热合金René N515。这种合金的性能可与第二代铼含量高的镍基超耐热合金René相媲美,铼含量却有大幅减少。该合金系采用神经网络模型开发出来的,已经广泛试验,用于制作CFM56的喷气发动机的高压涡轮叶片。 展开更多

关键词 镍基超耐热合金 铼 应用 高压涡轮叶片 航空公司 喷气发动机 模型开发 神经网络

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某型航空发动机一级高压涡轮叶片三维有限元振动特性分析 被引量：1

20

作者 谢庆华 张宁蓉 张凯 《航空维修与工程》 2013年第1期75-78,共4页

针对某型发动机高压涡轮叶片的一起断裂故障,运用三维有限元振动特性以及高温条件下的叶片振动有限元模型进行了分析,给出了高压转子叶片断裂后振动变化,得出了其发生断裂的性质与原因。

关键词 燃气涡轮发动机 高压涡轮 转子叶片 振动分析 三维有限元

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