空气单向活门故障改进措施有效性试验方法及验证方法

摘要

本发明提供一种空气单向活门故障改进措施有效性试验方法及验证方法，通过分析原试验台试验要求，对空气单向活门实际使用状态分析，确定出新的试验条件和方法，然后确定试验方案，对实验平台进行改进，开展试验工作；对比改进后的空气单向活门和改进前产品试验结果，判断改进措施是否有效；为航空发动机空气单向活门断裂故障改进措施有效性验证提供了完整的方法和步骤，提高验证的效率，解决了空气单向活门原试验台试验要求与使用状态差异较大、无法对改进措施有效性进行评价的难题。

说明书

【技术领域】

本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种空气单向活门故障改进措施有效性试验方法及验证方法。

【背景技术】

航空发动机附面层控制系统是从发动机高压压气机提取7级或12级高压空气，通过引气管路输送到飞机上，吹除飞机机翼或襟翼上表面的附面层，以增大飞机起飞或降落时的升力，改善飞机起飞、进场和着陆时的操纵性，防止飞机失速。7级空气单向活门在外场工作一段时间后，发现先后发生了多起断裂、裂纹故障，造成1台发动机喘振、超温，多台发动机因7级空气单向活门裂纹(外场无法更换)使用存在隐患返厂排故，造成极大的损失。

经大量的故障分析、研究，明确了故障原因，采取了针对性的改进措施。按规定，改进后的产品必须进行持久考核试验，以确认改进效果。因未改进的空气单向活门已多次通过产品技术条件规定的持久试验(规定的进气温度和循环次数)，因此，改进后的产品再用原技术条件的要求进行试验已没有意义，必须研究确定新的试验方法。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明目的在于提供一种空气单向活门故障改进措施有效性试验方法及验证方法，解决空气单向活门原试验台试验要求与使用状态差异较大、无法对改进措施有效性进行评价的难题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

空气单向活门故障改进措施有效性试验方法，包括以下步骤：

步骤一、将改进后的空气单向活门安装在试验平台上，循环从空气单向活门进口和出口通入高温高压空气进行有效性试验；

步骤二、试验过程中进行到5000个循环时进行裂纹检查一次；如正常，再每2000个循环进行裂纹检查一次，直到空气单向活门出现裂纹为止；

步骤三、记录实验过程中的通入空气的温度、压力及空气单向活门出现裂纹的循环次数。

进一步，所述试验平台包括两根分别连接气源的输气管道，两根输气管道分别连接在空气单向活门的进口和出口，两根输气管道上分别安装有流量调节阀，空气单向活门出口一端还连接有泄压管道。

进一步，所述步骤一中先给空气单向活门进口通绝对压力0.79MPa，310℃高温空气，使活门打开，然后迅速给出口通绝对压力1.48MPa，390℃高温空气，将压差从零值增加到0.69Mpa，使活门关闭；随后迅速降低出口压力，使压差下降到活门开启；循环进行上述过程。

空气单向活门故障改进措施有效性验证方法，包括以下步骤：

步骤一、先将改进后产品安装在试验台上进行试验，直到出现裂纹为止，并记录循环次数，再用改进前产品进行类似试验；

步骤二、对比改进后产品和改进前产片出现裂纹的次数，改进后的产品出现裂纹时的循环次数高于改进前产品50％以上改进措施有效，否则改进措施无效。

进一步，步骤一中进行5000个循环后进行裂纹检查一次；如正常，再随后每2000个循环进行裂纹检查一次，直到出现裂纹为止。

本发明为航空发动机空气单向活门断裂故障改进措施有效性验证提供了完 整的方法和步骤，提高验证的效率，解决了空气单向活门原试验台试验要求与使用状态差异较大、无法对改进措施有效性进行评价的难题。

【附图说明】

图1为改进措施有效性验证流程图；

图2为原试验平台的原理图；

图3为改进后试验平台的原理图；

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施例。

本发明空气单向活门故障改进措施有效性试验方法及验证方法，思路包括以下步骤：

步骤一、分析原试验台试验要求

分析原试验台试验方法，包括产品安装形式、进口、出口压力、温度、试验循环次数等。

步骤二、空气单向活门实际使用状态分析

根据空气单向活门发动机上的实际使用状态，确定空气单向活门工作频次和承受的压力、温度。

步骤三、原试验台试验要求与实际使用状态的差异分析

根据空气单向活门原试验台试验要求和实际使用状态，找出原试验台试验要求与实际使用状态的差异。

步骤四、外场使用载荷分析

经对外场使用载荷分析，加上一定的的余量，估算的每飞行1小时空气单向 活门使用循环数。

步骤五、确定新的试验条件和方法

根据空气单向活门实际使用条件，结合原有试验要求，确定试验温度、压力以及试验流程。

步骤六、确定具体试验方案

根据试验目的，就如何评价改进效果进行分析，使试验能够证明改进措施有效，确定试验完成的判据。

步骤七、对试验器进行适应性改进

步骤八、按试验方案开展试验工作

如试验证明改进措施效果未达到预期的目的，则从故障原因分析、改进措施制定以及改进措施有效性验证等重新开展研究。

步骤九、评审、贯彻实施。

具体方法步骤如下：

空气单向活门故障改进措施有效性试验方法，包括以下步骤：

步骤一、将改进后的空气单向活门安装在试验平台上，循环从空气单向活门进口和出口通入高温高压空气进行有效性试验；所述试验平台包括两根分别连接气源的输气管道，两根输气管道分别连接在空气单向活门的进口和出口，两根输气管道上分别安装有流量调节阀，空气单向活门出口一端还连接有泄压管道。

步骤二、试验过程中进行到5000个循环时进行裂纹检查一次；如正常，再每2000个循环进行裂纹检查一次，直到空气单向活门出现裂纹为止；

步骤三、记录实验过程中的通入空气的温度、压力及空气单向活门出现裂纹的循环次数。

进一步，所述步骤一中先给空气单向活门进口通绝对压力0.79MPa，310℃高温空气，使活门打开，然后迅速给出口通绝对压力1.48MPa，390℃高温空气，将压差从零值增加到0.69Mpa，使活门关闭；随后迅速降低出口压力，使压差下降到活门开启；循环进行上述过程。

试验方法的空气单向活门故障改进措施有效性验证方法，包括以下步骤：

步骤一、先将改进后产品安装在试验台上进行试验，直到出现裂纹为止，并记录循环次数，再用改进前产品进行类似试验；

步骤二、对比改进后产品和改进前产片出现裂纹的次数，改进后的产品出现裂纹时的循环次数高于改进前产品50％以上改进措施有效，否则改进措施无效。

进一步，步骤一中进行5000个循环后进行裂纹检查一次；如正常，再随后每2000个循环进行裂纹检查一次，直到出现裂纹为止。

以下通过具体实施例对发明内容进行描述：

改进措施有效性验证流程图见图1；

步骤一、分析原试验台试验要求

试验原理见如图2所示，原试验方法为：将被试件1向上安装，进口通大气，出口通359±20℃高温空气：

出口通绝对压力0.2MPa，359±20℃高温空气，循环18000次；

出口通绝对压力0.79MPa，359±20℃高温空气，循环2000次；

步骤二、空气单向活门实际使用状态分析

空气单向活门后通发动机高压压气机12级空气，最大限制温度541℃，发生在高空大M数飞行时，某型飞机的飞行包线内不可能出现。

按某型飞机的使用要求，飞机座舱放气控制开关一般选择自动位置。发动机 工作时，在起动或停车过程中转速在约NH＝30％～40％(在地面标准大气条件下，P2≈0.002MPa，P3≈0.029MPa)时，空气单向活门转换1次；，当7级空气压力等于0.55MPa(表压)时，空气单向活门需要再转换1次(在地面，此时NH≈85.5％，T3≈330℃，P2≈0.075MPa，P3≈0.886MPa)。

步骤三、原试验台试验要求与实际使用状态的差异分析

从系统工作原理可知，空气单向活门原试验台试验要求与实际情况相差较大。在发动机上工作时，空气单向活门下游(出口)承受发动机高压压气机12级空气压力(P3)和温度(T3)，上游(进口)承受发动机高压压气机7级空气压力和温度，单向活门打开和关闭均承受冲击载荷。7级空气压力与P3、P2的关系为7级压力＝(P3-P2)×7/12+P2。

而原试验台试验要求只承受单向压力，且低压力试验循环较多(90％)。

步骤四、外场使用载荷分析

经对外场使用载荷分析，加上1.5倍的余量，估算的每飞行1小时使用循环数约为6.45次。

步骤五、确定新的试验条件和方法

先给进口通压力0.79MPa(绝对)310℃高温空气，使活门打开，然后迅速给出口通绝对压力1.48MPa，90℃高温空气，将压差从名义零值增加到0.69Mpa，使活门关闭；

随后迅速降低出口压力，使压差下降，到活门开启，试验原理见图3。

步骤六、确定试验方案

采用对比试验的方案：进行改进后的产品与改进前产品对比。

改进后的产品现裂纹时的循环次数应高于改进前产品50％以上。

步骤八、开展试验工作

先用改进后的2台产品进行试验，5000个循环首先进行裂纹检查一次；如正常，再随后每2000个循环进行裂纹检查一次，直到出现裂纹为止。

再用改进前产品进行类似试验。

步骤九、试验结果评定

试验结果表明，改进后的国产产品分别在9000次、13000次时检查出现裂纹，改进前产品5000次即出现裂纹，说明改进后的活门疲劳寿命明显优于改进前产品，且达到了超过相当于1100小时的使用寿命，改进措施有效。

步骤九、评审、贯彻实施

经上级机关组织评审，已在数百台产品上贯彻，未再出现同类故障。