燃氣渦輪起動機離心葉輪葉片斷裂分析

武 威 ， 滕旭東 ， 隋海鷗

（1.中國航發常州蘭翔機械有限公司，江蘇 常州 213002；2.空軍駐370 廠軍事代表室，江蘇 常州 213002）

0 引言

離心葉輪是燃氣渦輪起動機中重要的部件，其強度和振動特性是結構完整性的重要指標之一，不僅影響整個起動機的性能，還關系到起動機的壽命、安全等諸多方面；因此，在研制及試車的過程中，對于強度及振動之間的關系必須給與足夠高的重視。目前，國內開展了大量關于離心葉輪的研究，通過對故障件進行失效分析、有限元計算等，對發生故障的離心葉輪進行改進，減少了類似故障的頻發。文獻[1]中列舉了很多由于葉片強度、振動（低階振動）不足，高周疲勞失效導致的轉子葉片斷裂、裂紋的故障。

在對燃氣渦輪起動機進行長試考核時，發生離心葉輪排氣邊葉片斷裂的嚴重故障。對故障件的斷口、裂紋進行斷裂分析、組織檢查等，通過有限元計算，綜合考慮低階低頻、高階高頻振動及可能引起振動的激振源，將故障現象和計算結果進行對比分析，為故障排除以及離心葉輪振動特性計算提供參考依據。

1 試驗過程與結果

離心葉輪和襯套通過螺母和銷釘以及過盈量保證兩者之間的裝配關系（圖1），其中葉輪有12 對大小葉片，材料為鋁合金（2A70），襯套材料為高溫合金（GH696），離心葉輪表面噴漆。離心葉輪前端與附件傳動機匣相連，后端與徑向擴壓器（28 個葉片）相連。工作時，燃氣渦輪起動機轉速從0 逐漸增加到最大工作轉速并停留30 s，然后再降低到0。……