一、航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命有多久

航空發(fā)動(dòng)機(jī)由開始使用到退役或報(bào)廢，實(shí)際使用的累計(jì)工作時(shí)間稱為實(shí)際壽命或總壽命。自開始使用到第一次翻修或兩次翻修期間發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定的累計(jì)工作時(shí)間稱翻修壽命。現(xiàn)代軍用活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)與殲擊機(jī)用的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)第一次翻修壽命約為200～600小時(shí)；民用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在2000～4000小時(shí)以上。

為保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)除規(guī)定以小時(shí)計(jì)的工作壽命外，還規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)允許使用的工作循環(huán)次數(shù)（飛行次數(shù)）。無(wú)論達(dá)到哪一指標(biāo)，均認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)壽命結(jié)束，應(yīng)翻修或報(bào)廢。這是因?yàn)殡S飛行器起飛、爬升、巡航、降落等狀況的變化，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)也在不斷變化，從而發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣動(dòng)、熱負(fù)荷和慣性負(fù)荷產(chǎn)生周期循環(huán)變化。航空器的一次起落，一般計(jì)為發(fā)動(dòng)機(jī)完成一次工作循環(huán)。這種負(fù)荷的低頻率周期循環(huán)會(huì)引起機(jī)件的機(jī)械疲勞和熱疲勞，易使它們產(chǎn)生裂紋。發(fā)動(dòng)機(jī)上的燃燒室、渦輪等熱端部件允許的工作循環(huán)次數(shù)與小時(shí)壽命，遠(yuǎn)低于壓氣機(jī)、風(fēng)扇等冷端部件。例如，用于轟炸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，冷端部件允許使用1萬(wàn)小時(shí)或2000個(gè)工作循環(huán)，而熱端部件只允許5000小時(shí)或1000個(gè)工作循環(huán)。

使用經(jīng)驗(yàn)表明，一方面有相當(dāng)多的發(fā)動(dòng)機(jī)雖然累計(jì)工作時(shí)間已達(dá)到翻修壽命，實(shí)際上仍能繼續(xù)使用；另一方面，也有少數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)因偶然的早期故障會(huì)造成在翻修壽命期間內(nèi)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車，甚至需要提前更換發(fā)動(dòng)機(jī)。每1000飛行小時(shí)中，由發(fā)動(dòng)機(jī)故障造成空中停車的次數(shù)和提前更換發(fā)動(dòng)機(jī)的次數(shù)稱為空中停車率和提前換發(fā)率，它們也是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的重要指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)的翻修壽命往往要用若干臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在地面試驗(yàn)臺(tái)上經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期試驗(yàn)來(lái)確定，試驗(yàn)時(shí)間一般超過(guò)規(guī)定翻修壽命。加大負(fù)荷的等效試車可以縮短試驗(yàn)時(shí)間。

靶機(jī)或飛航式導(dǎo)彈上用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間很短，使用次數(shù)也少，壽命僅幾十分鐘到十幾小時(shí)，最長(zhǎng)的不超過(guò)50小時(shí)，通常稱為短壽命發(fā)動(dòng)機(jī)或一次使用發(fā)動(dòng)機(jī)。

二、如何延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片疲勞壽命

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命關(guān)鍵在于發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片越好，則壽命越長(zhǎng)，葉片的情況，會(huì)直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)性能的發(fā)揮。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)事故中，葉片振動(dòng)疲勞問(wèn)題是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的最主要因素。葉片疲勞主要與它的材料性能、結(jié)構(gòu)尺寸與服役工況有關(guān)。葉片所使用的金屬材料和其他材料一樣，在外力作用下都會(huì)發(fā)生變形，產(chǎn)生裂紋，隨著外力逐漸增大進(jìn)而導(dǎo)致斷裂，這種斷裂稱為“一次性過(guò)載斷裂”。

然而，當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)件長(zhǎng)期承受較低的交變載荷后，也會(huì)在結(jié)構(gòu)或材料的薄弱處逐漸萌生裂紋，引發(fā)斷裂，這就是“疲勞”現(xiàn)象。疲勞現(xiàn)象比較隱蔽，不容易察覺(jué)。材料斷裂前經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的裂紋萌生期，直到有一刻突然斷裂，因此，造成的損失也較為嚴(yán)重。

為確保發(fā)動(dòng)機(jī)葉片正常運(yùn)轉(zhuǎn)，聰明的工程師們，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，避免了應(yīng)力集中和結(jié)構(gòu)薄弱處的存在。并且，在選擇制造葉片的原材料時(shí)，為了保障材料性能，對(duì)材料進(jìn)行了大量的檢測(cè)工作。

選材時(shí)，要對(duì)材料的性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，包括金相組織分析、化學(xué)成分檢測(cè)、力學(xué)性能檢測(cè)等。只有各項(xiàng)性能達(dá)標(biāo)的材料才能進(jìn)一步加工制造成葉片。

有了巧妙的設(shè)計(jì)，又經(jīng)過(guò)了考究的選材階段，下一步就要對(duì)所選材料制成的葉片進(jìn)行葉片振動(dòng)疲勞試驗(yàn)了。這一步是零件制造過(guò)程中最后一道檢驗(yàn)工序，也是至關(guān)重要的一步。

如果在疲勞測(cè)試葉片在振動(dòng)疲勞試驗(yàn)階段不過(guò)關(guān)，發(fā)生了葉片斷裂失效，將由專業(yè)的失效分析人員進(jìn)行分析，查找失效原因，進(jìn)而改進(jìn)制造工藝。

飛機(jī)上的疲勞現(xiàn)象無(wú)法完全避免，但通過(guò)科研人員的諸多努力，大大規(guī)避了疲勞現(xiàn)象帶來(lái)的危害，從而保證我們能有一段更加安全美好的飛行旅程。