激光冲击强化对航空发动机的应用价值

发表时间:2022-02-08 10:48

     航空发动机被称为飞机的心脏,叶片为航空发动机的关重件。叶片疲劳寿命严重制约飞机的飞行时间,因此,如何有效地解决发动机叶片低疲劳寿命问题,为航空工业重大需求。

航空发动机部件尤其是发动机叶片在转子高速(转速达500m/s)旋转带动及强气流的冲刷下,承受着拉伸、弯曲和振动等多种载荷,工作条件极其恶劣特别是位于进气端的压气机叶片或风扇叶片,被强气流吸入的异物(如沙石)撞击后,叶片前缘易产生异物损伤(Foreign Object DamageFOD)。FOD引起的应力集中急剧降低叶片疲劳寿命或破坏源直接导致叶片发生快速断裂。断裂碎片甚至对发动机后续流道产生二次损伤,严重威胁了飞行安全性。为解决叶片FOD 带来的安全问题,欧美国家每年花费数百万美元甚至几十亿欧元,我国为解决该安全问题也花费了大量的人力、物力和财力。

1994年美国开始实施“高周疲劳科学和技术计划”,旨在提高部件的高周疲劳设计水平,消除高周疲劳引起的航空发动机故障,提高飞行安全性,降低实用成本。这项计划从众多表面强化技术中确定重点发展激光冲击强化技术(也称激光喷丸)并将其列为首要工艺技术措施。1995年,参与该计划的Jeff Dnlaney博士创立了世界上第一家从事激光冲击强化技术应用的公司——LSPTechnologies(激光冲击强化技术公司),将该技术由实验室推向了工业应用。

1998年,激光冲击强化技术被美国研发杂志评为100项最有价值的新技术之一。

经过近30年的发展,激光冲击强化技术被应用在了GE公司F101F110F404F119等型号航空发动机叶片和整体叶盘强化处理,获得了显著的应用效果。据报道,该技术的应用可为美国空军每年节约成本超过10亿美元。

ying_11.jpg

激光冲击强化因其具有强化工艺参数可调、零部件表层力学性能和弯曲变形量精确可控等优势,满足航空、航天和武器等领域对零部件的使用性能要求,可实现现有零部件的再制造。

山东迈特莱斯金属表面科技有限公司引进了美国LSPT公司最新一代半导体泵浦双光路激光冲击强化设备与技术,为国内航空发动机抗疲劳制造提供技术服务。