浅谈航空发动机外来物损伤研究

罗俊杰

摘 要：航空器發动机外来物的损伤一般比较隐蔽，很难检查出，一般存在比如软物体损伤，沙石类的物体损伤，金属类外来物损伤，鸟类损伤等，本文比较了这几种外来物损伤的情况，并提出相应的解决措施，希望能给相关工作人员提供帮助。

关键词：航空；发动机；外来物；损伤；

外来物损伤航空器是全方位的，航空器的各个部位均可能遭到外来物的损伤，但是对于轮胎，机翼，机舱门等的外来物损伤比较明显，很容易判断，而航空器发动机外来物的损伤一般比较隐蔽，很难检查出，同时即便检查出损伤也会导致发生严重的后果。在启动航空器的发动机时会形成较大的功率，进出口部位有很强的吸力，这种情况下遗留在停车坪上的碎片，包括行李的部件，铁钉，螺杆等，还有空中的鸟类都可能被吸入航空器发电机，而使发动机起飞过程中或者起飞之后会受到外来物的损伤，给飞行带来严重的安全隐患。发动机是从进气口处吸入外来物碎片的，首先是对一级压气机转子叶片造成的损伤，如果吸入的外来损伤物是金属，则还会面临发生反弹的现象，打到转子叶片和整流叶片，或者进去导叶叶片之后会打伤一级转子叶片，并重复多次，进而打伤多级转子叶片和整流叶片，随着外来物和碎片可能会通过第一级转子，进而打伤各级叶片，恶性循环，会导致整个发动机运行失常。

一、软物体损伤

常见的软物体有塑料瓶，编织物，木块，沥青等，这种软物体通常会导致航空器发动机的一级压气机转子叶片的尾部进气边缘发生发生变形，通常不会使发动机的叶片撕裂，大量的叶片变形会使气流分离，进而导致压气机的功率减小，随着气流的分离和发动机状态的改变，可能会使发动机喘振停车，停车吸入的外来物可能会堵塞气流通道，使发动机运行失常。软物体对于航空发动机的损伤一般来说，编织物会是使相邻的叶片出现损伤，进气道结冰也会使多数叶片损伤。

二、沙石类的物体损伤

从资料上显示，细小的沙石对发动机并没有明显的损伤，一般尺寸在5mm以下的水泥块，石灰石等种都会导致一级压气机叶片的进气边缘发生破裂，或者断裂，这种损伤的外部是比较粗糙的，并没有出现明显的切削痕迹，但如果发生沙石类物体损伤表面粘附沙石微粒，这种情况下工作人员应该及时注意观察损伤面上是否粘附有沙石粒，虽然只能对一级压气机叶片造成一定程度的损伤，但由于其可以会与叶片撞击，进而导致叶片发生破裂，较大的碎块反弹还会导致发动机二次冲撞发生，但这种破坏力是比较小的。通常虽然沙石粒的物体对发动机并不会造成较大的安全事故，但是靠近叶片根部的损伤如果工作人员不能及时发现并清除，可能使航空发动机在运行过程中发生疲劳裂纹，并导致这种裂纹程度扩展，最终使裂片断裂，可利用现代科技技术的电子探针或其他微量元素分析的技术来分析损伤叶片的元素组成，如果是因为与沙石类的发动机外来物损伤，则是可以通过元素分析检测到硅酸盐的成分。

三、金属类外来物损伤

一般来说，对于航空发电机损伤最严重的是金属外来物，会造成严重的飞行事故，比如螺钉，螺帽，我们以螺钉为例，当发动机的进气口吸入螺钉之后，可能会严重打伤以及压气机转子叶片，螺钉撞击叶片后会反弹，然后又被气流吸进，再次撞击，直到螺钉将发动机的叶片打碎，并导致发动机停止运行。虽然这一过程可能会经历较长时间，但是最后造成的后果是比较严重的，因此，当航空发动机吸入金属的外来损伤物时，会对压气机叶片发生比较严重的算上，进气道上会存在较多的撞击裂痕，同时被打散的一级叶片碎块也是金属，同样也会对压气机以及各级转子叶片造成一定程度的损伤。如果压气机一级转子叶片上存在大量的机械损伤，在发动机进气口和发动机的整流支板存在大量的冲击坑，说明这种外来损伤物为金属类，而且金属体积越大这种损伤程度也就越明显，较小的金属比如保险丝，铁丝等，虽然只能造成少量要亲数叶片损伤，但是他们在叶片上会留下缺口，缺口的表面存在明显的切削裂痕。

四、鸟类损伤

对于民航来说，面临最严重的就是鸟类对发动机的损伤，这类损伤严格上属于软物体损伤的范围，但由于鸟类撞击事故的发生，因此我们将这种鸟类撞击事故单独进行分析。近年来，随着人们对于环境保护和鸟类保护的意识增强，有使得鸟类数量增多，再加上机场一般都比较空旷，也是鸟类活动的理想场所。发生鸟类撞击事故是影响飞机安全出行的主要因素。一般情况下鸟类撞击时，撞击部位会有撞伤或破裂甚至出现血泼溅的情况，流口会有鸟类的羽毛，一般撞击到的机体比较明显，相比软物体损伤一样，当鸟类被发动机的进气口吸入之后可能会使转子叶片发生变形，甚至断裂，其流通到各级叶片会留有鸟类的尸体或者羽毛等。鸟类撞击进入发动机的气道之后可能会直接损伤气道和压气机的第一级叶片，如果吸入体积较大的鸟类或数量较多的鸟禽，可能会堵塞流道，加上鸟血与黏附在叶片和流道上的羽毛，会影响气流的正常流动，进而改变进入和流过压气机的气流，使压气机的流量减小，发动机会出现喘振的现象，同时导致发动机的机械负荷增加，转速减小，并且过多的鸟类尸体会使发动机的燃烧室异常燃烧，使发动机出现熄火而停止运行，如果进气道发生严重的损伤，压气机的叶片的变形程度严重或断裂，将导致发动机其他部件的破坏，使发动机停车和起火。

航空发动机外来物损失最大的特点是隐蔽性强，很多外来物并不会立即对发动机造成严重的安全事故，但这种危险是潜在的。通常发动机在受到外来物损伤之后能正常飞行，这时在飞行的过程中可能会出现各种事故，并且这种是发动机外来物损伤会导致发动机运行失常的直接原因。外来损伤物导致发动机异常运行之后如何采取措施，应当根据损伤的程度来确定，不同的发动机所控制的稳定工作是存在差异的，即使是同一台发动机在不同飞机上也会受到飞机进气道匹配关系的影响，除此之外，影响发动机运行的因素还有飞行的速度，高度，运行状态，环境等。

五、对航空发动机外来损伤的预防措施

为了能够减少为了外来物对航空发动机的损伤，我们可以采用宽弦叶片，这种叶片是由24个直径为1.5米的宽弦风扇构成的，由于宽弦叶片本身的性质，跑道上的碎片和尘土可以被甩到管道口，因此相比窄弦叶片来说，宽弦叶片能够减少外来物的损伤。除此之外，工作人员需要增强安全防范意识，有效避免外来物对发动机造成的损伤，具体来看工作人员需要提高安全责任意识，加强对工具和航材的检查，注意外来物对于飞机运行过程中产生的不良后果，不能随意丢弃废弃物，同时要加强停车坪的保洁工作，加强卫生巡查力度，确保飞机在滑行中飞机坪的卫生情况。 最后工作人员需要加强了对停车坪上空鸟类的巡逻，根据季节和鸟种等来制定合理的解决措施，确保本机场区域没有大量的鸟群和体积较大的鸟类。

小结

总而言之，航空发动机外来损伤一般都比较隐蔽，很难及时发现，通过对发动机外来物损伤的类型进行鉴别，希望能够帮助工作人员及时发现发动机外来物的损伤，并提醒工作人员加强安全防范意识，意识到外来物损伤对于发动机造成的严重事故。

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