战鹰“心脏”知多少——浅谈航空发动机的寿命(铁血论坛)

航空发动机寿命的概念：

发动机的寿命，是指发动机在规定的使用条件下，应该达到的累计工作时间（小时）或循环数（飞行器每使用一次，发动机工作了一个循环），是发动机耐久性的重要指标。许多发动机的寿命，是根据发动机主要零部件的强度设计与试验的结果，以及整台发动机长期考验试车的结果而“规定”的。

发动机工作到了规定的寿命，必须从飞机上拆下，送到制造工厂或修理厂，进行“翻修”工作，即对发动机进行分解、检查、更换磨损或损伤的零件，对转子进行平衡，然后重新装配，在经过性能调整试车，交付使用方检验后，重新出厂。翻修出厂的发动机，又有规定的寿命。几次翻修后，使用到发动机的总寿命时，发动机就完成了它的使命，不能在用了。

衡量发动机寿命的指标—— 翻修寿命和“视情”寿命

一．翻修寿命

翻修寿命是指，新出厂的发动机，从开始使用到翻修时的使用时间，也称首翻期寿命；有时也用两次翻修的间隔时间来衡量。为了确定发动机工作时间，是否达到规定寿命；飞机的维护人员，要在发动机的履历本（详尽档案）上，严格记录下每次开车后，发动机工作的时间，精确到分钟；还要分别记录地面工作时间及飞行时间。

上世纪的五、六十年代，一些军用发动机的首次翻修时间约为100小时，能翻修3～4次，即当时的军用发动机总寿命，在300小时左右。随着科学技术的发展，发动机的寿命也在不断的增长，例如，我国的“太行”发动机，首翻期的寿命为600～800小时，总寿命为2000小时。

由于，工厂生产出一种型号的发动机，随着所装配的飞机各处飞行，完成不同的任务，发动机的使用环境和使用条件相差甚大，对发动机的使用寿命产生较大影响。

例如，在沿海地区的使用，易受海水潮气的作用，某些零件易生锈腐蚀；在高原地区使用时，飞机起飞时推力要比在平原地区飞行更大一些；在多沙尘地区使用时，发动机气流通道中零件，在砂尘的作用下会磨蚀、堵塞等等。这样，有某些发动机可能还未到规定的寿命，就不能工作了；而另一些发动机者反之。在这种情况下，就需要新的衡量指标。

二．“视情”寿命

随着许多先进的、能判断发动机健康状态的各种技术的采用，从上世纪七十年代中后期开始，一些航空发动机的寿命，从“规定”转变为“视情”了，即发动机生产厂商，不给出出发动机规定的寿命（或仅作参考），而是使用者根据发动机健康状态，判断发动机是否需要翻修，发动机的寿命变成了“视情”寿命。在采用视情寿命概念后，同一型号的不同发动机，寿命各异差别极大。现代多数的民用大涵道比涡扇发动机，均采用“视情”寿命。

需要说明的是，当发动机采用“视情”寿命时，发动机的一些主要零件，例如压气机盘、涡轮盘、机匣与轴等，仍然有规定的额定寿命（小时与循环数），这些零件称为“有限寿命的零件”，每型发动机均有专门的“有限寿命的零件”清单，清单中列出这些零件的名称，以及规定的小时与循环数寿命。

根据发动机的健康状况，认为发动机状况良好，仍可以继续工作时；如果有某一个“有限寿命的零件”寿命到期，则需更换这个零件所在的单元体，完成后发动机继续工作，不对发动机的寿命构成影响。

发动机寿命的单位

上世纪五、六十年代，航空发动机的翻修寿命较短，因此仅以小时数表征发动机的寿命。但是，随着发动机寿命的不断增加，出现了另一表征发动机寿命的参数，即循环数——飞机完成一次从起飞到着陆的过程，称发动机完成了一次工作循环。如果某发动机的翻修寿命规定了小时数与循环数，那么，在发动机的使用中，只要某一参数达到了规定值，发动机即不能继续工作，而须送修或报废。

循环数之所以作为发动机寿命参数，是因为循环数能够确切的，考核发动机主要零件的耐疲劳性。（金属材料产生疲劳效应，在反复的运行后，会产生形变、破裂、折断等）

航空发动机中的轮盘、轴与机匣等主要零件，在工作中也会疲劳损坏。以压气机的轮盘为例；在飞机起飞前，发动机未工作，叶片没有离心力作用在轮盘上，轮盘上承受的离心应力为零；起飞时，发动机以最大转速工作，叶片产生巨大的离心应力传给轮盘，轮盘上承受了最大的离心应力；当飞机着陆后发动机停车，作用在轮盘上的离心应力又为零，这样，轮盘的受力就有一个反复的过程，，积累到一定的次数后，轮盘就像正反弯折钢丝一样疲劳。因此，发动机的循环数成为了衡量标准。

与飞机寿命的关系

飞机也有寿命的要求，一般情况用飞机的日历寿命来表示，指从飞机制造出厂日期开始计算，达到安全而经济的最大服役期限，以年为计量单位。例如，美国战斗机的寿命设计指标一般为20年，轰炸机一般为25年，但在实际使用中，随着技术的更新与发展，飞机的日历寿命也不断增长，甚至能够批量超期服役。发动机虽然是飞机的组成部分，其寿命与飞机的日历寿命无直接关系，但是发动机一旦到了寿命，飞机必须进行更换才能正常使用。

（附言：航空发动机的结构包括了，单转子和双转子，其是在采用轴流式压气机的，新型涡轮喷气发动机出现之后产生的。

所谓单转子，就是指涡轮和压气机共用一根转轴，它的优点是，结构简单、造价较低，其缺点是稳定工作范围狭窄。早期的涡喷发动机采用的多是单转子结构。法国的“幻影”2000战斗机，使用的M53发动机是目前世界上唯一现役的单转子发动机。

双转子发动机，即有两个只有气动联系，且具有同心轴转子的涡轮喷气发动机。它把一台高增压比的压气机，分为两个低增压比的压气机，即低压压气机、高压压气机。分别有各自的涡轮，即低压涡轮、高压涡轮所带动，以各自的最佳转速所工作；形成两个只有气动联系的高、低压转子。它的优点是总增压比高，效率高，稳定工作范围宽，起动的功率小，加速性好等等。目前世界上先进的涡轮风扇发动机，都属于双转子发动机。）




发动机寿命(百度百科)

　　发动机在规定的使用条件下应该达到的累计工作时间或工作次数,是发动机耐久性与质量的重要指标,通常以工作时间或循环次数表示，又称工作寿命。对不同的发动机规定有不同的工作寿命。发动机达到工作寿命后应翻修或报废。对火箭发动机一般还规定贮存寿命，即在规定的贮存环境条件下的贮存期限。

　　航空发动机的寿命 　航空发动机由开始使用到退役或报废，实际使用的累计工作时间称为实际寿命或总寿命。自开始使用到第一次翻修或两次翻修期间发动机规定的累计工作时间称翻修寿命。现代军用活塞式航空发动机与歼击机用的涡轮喷气发动机第一次翻修寿命约为200～600小时；民用涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机在2000～4000小时以上。

　　为保证发动机工作的可靠性，现代航空发动机除规定以小时计的工作寿命外，还规定发动机允许使用的工作循环次数（飞行次数）。无论达到哪一指标，均认为发动机寿命结束。这是因为随飞行器起飞、爬升、巡航、降落等状况的变化，发动机工作状态也在不断变化，从而发动机内的气动、热负荷和惯性负荷产生周期循环变化。航空器的一次起落，一般计为发动机完成一次工作循环。这种负荷的低频率周期循环会引起机件的机械疲劳和热疲劳，易使它们产生裂纹。发动机上的燃烧室、涡轮等热端部件允许的工作循环次数与小时寿命，远低于压气机、风扇等冷端部件。例如，用于轰炸机的发动机，冷端部件允许使用1万小时或2000个工作循环,而热端部件只允许5000小时或1000个工作循环。
 
　　使用经验表明，一方面有相当多的发动机虽然累计工作时间已达到翻修寿命,实际上仍能继续使用;另一方面，也有少数发动机因偶然的早期故障会造成在翻修寿命期间内出现发动机空中停车，甚至需要提前更换发动机。每1000飞行小时中，由发动机故障造成空中停车的次数和提前更换发动机的次数称为空中停车率和提前换发率，它们也是衡量发动机质量的重要指标。发动机的翻修寿命往往要用若干台发动机在地面试验台上经过长时期试验来确定，试验时间一般超过规定翻修寿命。加大负荷的等效试车可以缩短试验时间。

　　靶机或飞航式导弹上用的燃气涡轮发动机工作时间很短，使用次数也少，寿命仅几十分钟到十几小时，最长的不超过50小时，通常称为短寿命发动机或一次使用发动机。

　　火箭发动机的寿命 　火箭发动机工作寿命一般用额定工作时间表示。固体火箭发动机为一次使用，工作时间通常最短的不足1秒，最长在100秒以内。一次使用的液体火箭发动机工作时间可达几百秒，重复使用的液体火箭发动机的工作寿命按累计工作时间计算，如航天飞机主发动机的工作寿命规定为7.5小时,可使用55个工作循环,脉冲式工作的姿态控制发动机可在轨道上工作7～10年，工作次数达数十万次。火箭发动机的贮存寿命一般为数年，有时可达数十年。