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V2500发动机的维修问题及改进型V2500 SelectOne发动机


放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-27

  V2500发动机是IAE国际航空发动机公司于80年代研制生产的双转子轴流式高涵道比涡轮风扇发动机。它具有无凸台的宽弦空心的风扇叶片、“浮壁”燃烧室和高效的燃油率三大特点。自80年代投入使用以来,V2500发动机凭借其高效率和可靠的性能赢得了越来越多的航空公司用户的青睐。

 

  近年来,V2500发动机也出现了一些问题,下面根据大修厂的经验谈谈V2500发动机在维修上遇到的问题。

  V2500发动机常见问题

  (1)高压压气机HPC第3级叶片。
  高压压气机HPC第3级(高压第1级)叶片凸台的不规则磨损会导致发动机提前更换,更有甚者出现发动机高压压气机第3级叶片断裂,导致整台发动机损坏。为避免这种情况的出现,IAE改进了高压压气机第3级叶片,发布了服务通告SB72-0487,加大凸台的接触面积,改进凸台的涂层。改进后的新叶片投入使用后,第3级叶片得到极大改善。
  (2)高压压气机HPC第4级叶片。
  高压压气机HPC第4级叶片(高压第2级)也出现过断裂的问题。IAE曾怀疑是因为叶尖和机匣间隙过小造成的,由叶尖摩擦引发的叶片根部后缘位置产生交换应力引发裂纹,实验室的调查也发现所有裂纹的起始点都在叶片根部后缘处。据此IAE发布了一个服务通告SB72-0505,对第4级叶片进行超声波探伤。超声波具有很强的穿透性,穿过叶片根部后缘,当遇到缺陷时,该缺陷产生一个反射回波信号,该信号在探伤仪上位于底波信号之前,当该缺陷信号高于设定的验收标准时,表明该缺陷超过标准,必须更换发动机。
  (3)高压压气机第5/6/7级叶片的问题。
  高压压气机第5级叶片中曾有一批叶片在制造过程中因使用了不合格的工具,导致叶片上的止动片槽应力聚中,在翼飞行时第5级叶片断裂。IAE发布了服务通告SB72-0586 来检查高压压气机第5级叶片。
  针对高压压气机第6/7级叶片断裂的问题,IAE发布了服务通告SB72-0471/0332,重新设计了叶根的形状,增加了叶片根部的深度和宽度;为优化叶片的平衡,叶片的安装位置向压力面前移;同时也改变了叶片的材料。通过一系列的改装,高压压气机第5/6/7级叶片的断裂问题得到了很好解决。
  (4) 高压涡轮1-2级空气封严。
  航空公司监控报告发动机N2高压转子振动有突然增大的趋势。经检查发现高压涡轮1-2级空气封严有裂纹。对此IAE重新设计此封严,参考服务通告SB72-0534,并且按服务通告SB72-0522改进了高压涡轮的第2级静子叶片,增加冷却气流,改善高压涡轮1-2级空气封严的冷却,通过一系列的措施,最后解决了由高压涡轮1-2级空气封严裂纹导致的高压转子振动的问题。
  (5)高压涡轮第1级叶片的改进。
  发动机在高推力的工作状态下,叶片经常会面临叶尖烧蚀的问题,导致发动机提前下发,在翼时间大大缩短。按照服务通告SB72-0475改进,新的叶片将会应用更好的内部冷却、合金材料和表面涂层,同时还增加了清除沙子的一些改进措施。
  (6)高压涡轮第1级叶片外空气封严问题。
  曾有发动机因外空气封严冷却孔堵塞,导致外空气封严烧穿,进而烧穿高压涡轮机匣的例子。针对这种问题,IAE发布了服务通告SB72-0483,引进新的外空气封严和高压涡轮第1级静子叶片支撑环,外空气封严改进了冷却孔的布局,扩大了冷却孔的直径,同时新的第1级静子叶片支撑环也增加了对外空气封严的冷却气流。改装后的使用效果令人比较满意。

  V2500 SelectOne

  针对上述问题,IAE研制了改进型V2500涡轮风扇发动机——V2500 SelectOne,目前此发动机已获得了生产许可。同时,原有的V2500发动机改装升级工作也开始进行。IAE声称改进后的发动机燃油耗油率降低约1%,发动机的在翼使用时间延长了20%,同时减少了温室气体CO2等的排放,获得了额外的12度的EGT裕度(排气温度裕度)。这些性能的改进将确保V2500发动机在同级别发动机中的技术领先地位。
  改进型的V2500 SelectOne发动机主要有以下改进:
  (1)高压压气机4~8级转动叶片和3~5级静子叶片更换为3-D 叶片。叶片的基本轮廓前缘由圆形变为椭圆形,所有叶片表面都提高了光洁度。
  (2)高压压气机3~8级鼓的6~8级的减震丝槽容易磨损,导致许多高压压气机3~8级鼓因此报废。V2500 SelectOne发动机取消了高压压气机第6/7/8级的减震丝,彻底避免因高压压气机3~8级鼓的减震丝槽的磨损而更换高压压气机3~8级鼓的情况。
  (3)高压压气机VSV可调静子叶片的控制逻辑也做了相应的改变。改装了3/4级转轴作动臂上低速效装孔的位置,提高了发动机在启动过程中的喘振裕度。
  (4)高压涡轮部分也做了较大改进。更换了新的高压涡轮第1级和第2级叶片、新的高压涡轮第1级静子叶片和第2级静子叶片,以及新的高压涡轮第1级外空气封严。相对于旧的涡轮叶片,新的涡轮叶片采用了更先进的表面涂层和气膜冷却技术;新的涡轮静子叶片采用了改善的内部冷却和额外的平台冷却;新的高压涡轮第1级外空气封严也提高了耐用性;同时还提高了外径静封严的封严效果。
  (5)安装了新软件的电子发动机控制器以确保发动机的性能更可靠。
  世界上第一台改装后的V2500 SelectOne发动机在珠海摩天宇航空发动机维修有限公司试车成功。并达到了一些预期的性能指标:发动机排气温度下降,EGT裕度增大,发动机高低压转子的转速降低,燃油耗油率下降,还有一些指标需要在航空公司的实际使用过程中得到验证。V2500发动机作为一款成熟的发动机,将会随着世界航空市场的发展而发展,我们深信V2500发动机会有一个成功的未来。

 
 
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