飛機(jī)維修專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)

　　航空產(chǎn)品的多樣性和小批量生產(chǎn)，導(dǎo)致了航空材料研制和生產(chǎn)上的多品種、多規(guī)格、小批量、技術(shù)質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。

　　1.3 航空產(chǎn)品降低成本的需求導(dǎo)致要發(fā)展低成本航空材料。

　　新型號(hào)的先進(jìn)飛機(jī)價(jià)格不斷攀升，各航空技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家和地區(qū)都先后對(duì)航空產(chǎn)品提出了“買(mǎi)得起”的要求。而材料在航空產(chǎn)品的成本和價(jià)格構(gòu)成中占有相當(dāng)份額，所以科學(xué)地選材和努力發(fā)展低成本材料技術(shù)是航空材料發(fā)展的重要方向。

　　二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障引起的飛行事故

　　2.1 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械。為追求性能，它的工作工作溫度、壓力和轉(zhuǎn)速都很高，而且在不同部位和不同工況下不斷變化，其零件的耐溫度、應(yīng)力和疲勞的能力無(wú)所不用其極。由于設(shè)計(jì)不周、試驗(yàn)不足、材料瑕疵、工藝缺陷、使用欠當(dāng)、環(huán)境變化或偶然因素，都有可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。有時(shí)候一些難以預(yù)料的偶然因素導(dǎo)致的一個(gè)小零件的失效甚至可釀成災(zāi)難性

　　的飛行事故。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，在飛機(jī)機(jī)械故障中，由發(fā)動(dòng)機(jī)引起的約占一半；在發(fā)動(dòng)機(jī)故障中，結(jié)構(gòu)故障占70%，；在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)故障中，疲勞故障占大部分，其中尤以高周疲勞（hcf）為甚。美國(guó)軍方在1982~1996年由于高周疲勞引起的發(fā)動(dòng)機(jī)故障占發(fā)動(dòng)機(jī)a級(jí)（飛行員死亡或飛機(jī)損失在100萬(wàn)美元以上）故障的56%。

　　1987年一年內(nèi)，美國(guó)海軍損失了9架f/a-18戰(zhàn)斗機(jī)，其中4架是f由于404發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金零件著火引起的。在f404發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用6~7年而且累計(jì)飛行超過(guò)100萬(wàn)小時(shí)從未發(fā)生過(guò)鈦合金零件著火，但是到了1987年卻突然冒出來(lái)嚴(yán)重影響飛行安全的嚴(yán)重問(wèn)題。分析后認(rèn)為，由于高壓壓氣機(jī)葉片在外來(lái)物沖刷下磨蝕，自振頻率有所改變，在某些工況下引起葉片斷裂。碎片卡在鈦合金轉(zhuǎn)子葉片和機(jī)匣之間摩擦生熱，引起鈦合金自燃。改進(jìn)的措施是對(duì)葉片進(jìn)行加強(qiáng)和調(diào)頻，鈦合金壓氣機(jī)機(jī)匣改為合金鋼制造，外涵機(jī)匣改為pmr15樹(shù)脂基復(fù)合材料。

　　1990年年底，f101發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)兩次發(fā)生風(fēng)扇葉片鎖緊用的卡環(huán)折斷，造成風(fēng)扇葉片脫落引起發(fā)動(dòng)機(jī)著火，使得美國(guó)空軍97架b-1b轟炸機(jī)兩次停飛，未能參與1991年1月17日開(kāi)始的"沙漠風(fēng)暴"空襲行動(dòng)。此時(shí)f101發(fā)動(dòng)機(jī)已累計(jì)工作10萬(wàn)小時(shí)。據(jù)分析，卡環(huán)折斷的原因是，風(fēng)扇葉片工作一段時(shí)間被吸入的沙石磨蝕，葉型發(fā)生變化，從而改變了葉片的自振頻率，振動(dòng)應(yīng)力很大。如果葉片上有小的缺陷或損傷，就會(huì)使葉片折斷，只要有一個(gè)葉片折斷，轉(zhuǎn)子的平衡就被破壞，轉(zhuǎn)子發(fā)生高頻振動(dòng)，導(dǎo)致卡環(huán)斷裂，造成更多的葉片從輪盤(pán)上脫落，使發(fā)動(dòng)機(jī)著火。改進(jìn)的措施是通過(guò)更換材料和加大尺寸加固卡環(huán)、在風(fēng)扇根部加裝減振塊和后來(lái)的對(duì)葉片表面進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理。

　　僅1994年7~9月的兩個(gè)月，就有4架安裝f110發(fā)動(dòng)機(jī)的f-16戰(zhàn)斗機(jī)墜毀，造成350架f-16飛機(jī)停飛。經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)，事故的原因是發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪軸后端的封嚴(yán)蓖齒環(huán)斷裂，斷裂的碎片打壞低壓渦輪，最終造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。實(shí)際上，早在1988年就有一架裝備f101發(fā)動(dòng)機(jī)的b-1b轟炸機(jī)也是由于發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪軸后端的封嚴(yán)環(huán)斷裂而失事。當(dāng)時(shí)認(rèn)為是由于蓖齒間隙留得不夠而造成的。因此，從1989年起，新生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的蓖齒間隙加大了兩倍。這次f-16飛機(jī)事故發(fā)生后，發(fā)現(xiàn)是蓖齒間隙過(guò)大引起封嚴(yán)環(huán)斷裂。于是，又恢復(fù)到原來(lái)的間隙，并改換了減振襯套。f110發(fā)動(dòng)機(jī)是在1985年投入使用的。

　　三、 合金介紹及航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金使用種類

　　3.1 合金

　　合金是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般通過(guò)熔合成均勻液體和凝固而得。根據(jù)組成元素的數(shù)目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。中國(guó)是世界上最早研究和生產(chǎn)合金的國(guó)家之一，在商朝（距今3000多年前）青銅（銅錫合金）工藝就已非常發(fā)達(dá)；公元前6世紀(jì)左右（春秋晚期）已鍛打（還進(jìn)行過(guò)熱處理）出鋒利的劍(鋼制品)。

　　3.2 合金類型

　　3.2.1 混合物合金（共熔混合物），當(dāng)液態(tài)合金凝固時(shí)，構(gòu)成合金的各組分分別結(jié)晶而成的合金，如焊錫、鉍鎘合金等；

　　3.2.2 固熔體合金，當(dāng)液態(tài)合金凝固時(shí)形成固溶體的合金，如金銀合金等；

　　3.2.3 金屬互化物合金，各組分相互形成化合物的合金，如銅、鋅組成的黃銅（β-黃銅、γ-黃銅和ε-黃銅）等。

　　合金的許多性能優(yōu)于純金屬，故在應(yīng)用材料中大多使用合金(參看鐵合金、不銹鋼)。

　　3.3航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金使用種類