[发明专利]高性能航空发动机压力敏感元件及其试验方法

说明书

本发明属于航空发动机压力敏感元件的技术领域，具体涉及一种高性能航空发动机压力敏感元件及其试验方法，解决现有涡扇发动机燃油调节器配套的对压力敏感的波纹管组合件存在波纹管内腔漆膜剥落和量波纹管破裂失效的故障现象的问题，其包括波纹管以及底板，波纹管采用旋压拉深的GH4169高温合金管坯制造，删减了聚酰亚胺涂层，压力敏感元件各组合件采用真空电子束焊接法组合焊接。本发明耐腐蚀、耐高温、长寿命、高可靠且相对易于生产制造，制定了其地面寿命考核试验方案，模拟波纹管组合件装配发动机后的工况载荷，单独对波纹管组合件开展模拟全寿命期载荷的寿命试验，在原件级进行充分验证，避免了带有隐患的产品出厂交付。

技术领域

本发明属于航空发动机压力敏感元件的技术领域，具体涉及一种高性能航空发动机压力敏感元件及其试验方法。

背景技术

涡扇发动机燃油调节器配套的对压力敏感的波纹管组合件,配套于涡扇发动机的主燃油流量调节器，用于P3限制器内。工作时感受发动机高压压气机出口压力P3，波纹管组合件与压力弹簧串联作用，通过调节供油量来限制发动机P3压力不超过给定的数值，单机配套数量1只。其工作环境为：温度300℃、最高350℃，压力2.38MPa、最高2.69MPa，内腔介质为空气，位移行程为压缩0.38㎜。协议要求产品使用期限为：初始寿命400发动机小时/4年（随RT-18进行考核），目标寿命1500发动机小时/8年（随RT-18进行考核）。2007年该波纹管组合件在外场使用中先后发生3次因波纹管破裂失效导致燃油调节器供油量低，致使发动机转速为80%不上升的故障，同时还出现过3次波纹管组合件已泄漏但未开裂的故障。失效前产品工作时间由50小时到400小时不等，给正常飞行带来不利影响。据统计，总的故障率为2.86%。同时，该故障的存在导致波纹管组合件无法满足发动机生产定型对成附件寿命由400发动机小时放寿至600发动机小时的要求。

经故障分析，认为波纹管破裂故障的机理是波纹管内表面在工作压力、温度及含硫介质的综合作用下，产品表面涂敷的聚酰亚胺漆膜逐步脱落，暴露出的PH15-7Mo半奥氏体沉淀硬化不锈钢材料基体在含硫介质的作用下产生晶界腐蚀，在管体上形成孔洞，并逐步发展成裂纹，导致波纹管组合件漏气失效。已交付装机的国产化产品均有同类故障隐患，进口原装产品同样也普遍存在波纹管内腔漆膜剥落和少量波纹管破裂失效的故障现象。

发明内容

本发明为了解决现有涡扇发动机燃油调节器配套的对压力敏感的波纹管组合件存在波纹管内腔漆膜剥落和量波纹管破裂失效的故障现象的问题，提供了一种高性能航空发动机压力敏感元件,亦即用于航空发动机控制系统的P3限制器的一种波纹管组合件。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种高性能航空发动机压力敏感元件，包括波纹管以及底板，其特征在于波纹管采用旋压拉深的GH4169高温合金管坯制造，不含有聚酰亚胺涂层，压力敏感元件各组合件采用真空电子束焊接法组合焊接。

底板和波纹管之间通过底板内接头连接，底板内接头有大径端与波纹管焊接、有小径端插设于底板并焊接。通过增加底板内接头零件，避免了底板零件上两个安装耳对焊接的阻碍，提高了焊缝的焊接可达性，实现了底板与波纹管的电子束焊接。

GH4169高温合金管坯旋压拉深的步骤为,

1）、1mm板料落料冲碗至Φ35mm；

2)、 经四道直拉至Φ17mm，壁厚0.55mm，平均拉深系数0.75；

3)、经一道旋压拉深，壁厚至0.1mm。

高性能航空发动机压力敏感元件的试验方法，步骤如下,

1)、将高性能航空发动机压力敏感元件试样逐一进行气密性及外观检查，记录检查情况；