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某型航空发动机的涡轮整体叶盘设计

叶炜

(中国航发动研所，湖南株洲412002)

摘要：对航空发动机中涡轮整体叶盘的主要失效模式和设计需要考虑的强度问题进行了总结，对某型发动机的整

体叶盘进行了强度分析和寿命评估，同时对该叶盘进行了强度试验验证，为涡轮整体叶盘设计提供了参考。

关键词：航空发动机叶盘设计

中图分类号：V232．3文献标识码：A文章编号：1002—6886(2017)06—0014—05

Thedesignofturbinebliskinanaero——engine

YEWei

Abstract：Throughsummarizingthemainfailuremodesofaero—engineturbinebliskandthestrengthproblemsneededto

beconsiderindesign，thestrengthanalysisnadlifeevaluationoftheturbinebliskinanaero—enginewerecarriedout．At

thesametime，thebliskwastestedbystrengthtest．Itprovidesareferenceforthedesignofturbineblisk．

Keywords：aero—engine，blisk，design

e)蠕变损伤，导致叶盘破裂。

0引言

以上几种为整体叶盘常见的破坏形式，为了防

整体叶盘是将叶片与叶盘制成一体的整体结止叶盘出现破坏，提高设计安全裕度，在设计初期必

构。目前国内航空发动机的涡轮部件整体叶盘多应须对其各种可能的破坏形式进行详细设计分析，从

用于小型燃气涡轮发动机，加工方式主要采用铸造而保证叶盘的强度。根据可能破坏形式，叶盘强度

高温合金整体精铸成型。相对于叶片和叶盘采用榫设计需要考虑的主要内容有_3J：

头榫槽连接方式，整体叶盘具有：减轻转子重量；避a)叶盘静强度设计；

免榫头、榫槽连接处的气体逸漏，提高效率；避免榫b)叶盘持久静强度设计；

头、榫槽磨损及微动磨损，增加发动机的可靠性；结C)叶盘低循环和持久寿命设计；

构简单，减小发动机的零件数等优点¨J。本文从d)叶盘破裂转速。

选材、制造工艺、有限元强度校核以及试验验证等对

2选材分析

整体叶盘设计进行了说明。

根据发动机的设计参数，该叶盘最高工作温度

1叶盘设计需考虑的主要问题

约970oC，设计转速为38500r／min，盘坯直径245

叶盘作为航空发动机中的一个关键零件，长期mm，寿命要求大于1000次循环。目前用于涡轮整

处在高转速、高负荷和高温的环境下，承受着热载荷体叶盘的材料主要有：K418B、K424、K417G以及

和机械载荷的共同作用，易发生各种形式的失效破K447A合金，这些合金的承温能力见表1，相关性能

坏，它的寿命一直是发动机关键件中最短的，其寿命见图1一图3。可以看出，与其他合金相比，

直接决定了发动机的寿命。主要的破坏形式有：K447A具有较高的承温