民航发动机失效分析

本书首先描述了发动机构造、发动机部件材料失效分析的基础知识，分别阐述了民航发动机叶片、盘、轴等转动部件和机匣、燃烧室、静子叶片等静止部件的典型失效模式、失效机理和预防措施，然后介绍了飞行数据（QAR数据）在发动机失效分析、故障诊断中的应用，最后通过民用航空器经典失效调查案例，对失效分析工具、检测手段和流程进行了总结。
本书适用于航空航天类院校中发动机维修和维修工程管理相关的本科生或研究生，也可供从事民航发动机失效分析和事故调查相关工作的科研工作者与工程师使用和参考。

第1章失效分析基础001
1.1应力与应变及材料的力学性能001
1.1.1应力与应变001
1.1.2材料的力学性能指标007
1.2失效模式011
1.2.1疲劳与断裂011
1.2.2磨损015
1.2.3腐蚀018
1.2.4蠕变019
1.3材料基础020
1.3.1金属材料基础020
1.3.2合金024
1.4材料加工及缺陷026
1.4.1铸造过程及缺陷026
1.4.2锻压过程及缺陷027
1.4.3焊接过程及缺陷028
1.4.4热处理过程及缺陷029
1.4.5切削加工过程及缺陷030
思考题031
参考文献032
第2章发动机转动部件——叶片和轮盘的失效分析034
2.1转子叶片034
2.1.1转子叶片的功能要求及结构特点034
2.1.2转子叶片的工作环境与受力分析036
2.1.3转子叶片的振动类型及其特征038
2.1.4转子叶片的典型失效模式041
2.1.5预防叶片失效的主要措施050
2.2压气机盘和涡轮盘052
2.2.1压气机盘与涡轮盘的功能要求及结构特点052
2.2.2轮盘的载荷及载荷谱053
2.2.3轮盘的振动057
2.2.4轮盘的失效模式062
2.2.5预防轮盘失效的主要措施067
思考题067
参考文献068
第3章发动机转动部件——轴、轴承和齿轮的失效分析071
3.1轴071
3.1.1轴的功能要求及结构特点071
3.1.2轴的工作环境与受力分析071
3.1.3轴的典型失效模式075
3.1.4预防轴失效的主要措施082
3.2轴承082
3.2.1滚动轴承的功能要求及结构特点082
3.2.2滚动轴承的工作条件与受力分析086
3.2.3滚动轴承的典型失效模式088
3.2.4轴承失效的分析与判断099
3.2.5轴承的动态监控和铁谱分析技术106
3.2.6预防轴承失效的主要措施108
3.3齿轮109
3.3.1齿轮的功能要求及结构特点109
3.3.2齿轮的工作环境和受力分析111
3.3.3齿轮的振动113
3.3.4齿轮的典型失效模式115
3.3.5预防齿轮失效的主要措施120
思考题124
参考文献124
第4章民航发动机静止部件失效调查与分析127
4.1燃烧室127
4.1.1燃烧室的功能和结构要求127
4.1.2燃烧室的工作环境和受力分析134
4.1.3燃烧室的典型失效模式141
4.1.4预防燃烧室部件失效的主要措施145
4.2机匣147
4.2.1机匣的功能和结构要求147
4.2.2机匣的工作环境和受力分析150
4.2.3机匣的典型失效模式152
4.2.4预防机匣失效的主要措施156
4.3涡轮导向叶片159
4.3.1涡轮导向叶片的功能和结构要求159
4.3.2涡轮导向叶片的工作环境和受力分析163
4.3.3涡轮导向叶片的失效模式164
4.3.4预防涡轮导向叶片失效的主要措施170
思考题171
参考文献172
第5章QAR数据在发动机失效分析中的应用174
5.1QAR概述174
5.1.1监控系统及数据174
5.1.2QAR数据分析在发动机维修工作中的应用176
5.1.3发动机性能分析中常用的QAR数据176
5.2数据的预处理177
5.2.1标准化修正177
5.2.2功率修正178
5.2.3去噪与平滑178
5.2.4归一化处理180
5.3QAR数据在发动机状态监控中的应用180
5.3.1阈值监控180
5.3.2趋势监控181
5.3.3双发差异监控183
5.4QAR数据在发动机故障诊断中的应用184
5.4.1基于指印图的故障诊断185
5.4.2基于数据驱动的模型故障诊断186
5.5QAR数据在发动机性能评估与寿命预测中的应用192
5.5.1发动机单元体性能评估192
5.5.2基于单参数的整机性能发展及寿命预测196
5.5.3基于单参数的发动机性能评估204
5.5.4基于多参数的寿命预测及性能评估206
思考题214
参考文献214
第6章民航发动机失效调查216
6.1民航发动机失效调查与分析的目的216
6.2民航发动机失效调查的基本概念及主要过程216
6.2.1失效216
6.2.2事件与事故216
6.2.3根原因217
6.2.4失效分析概念及主要过程217
6.3发动机失效分析基本工具221
6.3.1鱼骨图法221
6.3.2事件树分析221
6.4失效分析检测手段223
6.4.1断口分析223
6.4.2常规化学成分分析223
6.4.3无损检测技术224
6.4.4其他分析技术224
6.5失效调查案例224
6.5.1事故回顾224
6.5.2机身测试225
6.5.3窗角的应力集中227
6.5.4材料冷加工特性228
思考题228
参考文献228