MA600 型飞机发动机减振系统载荷分析和检测方法研究

■ 潘向武 张公伟/中国民用航空飞行学院洛阳分院

0 引言

航空发动机减震系统用于减少发动机传递给发动机安装结构的振动并承担惯性及气动载荷，在发动机工作时提供发动机热变形补偿，保证发动机承力架的结构可靠性以及发动机的动力输出平稳。随着飞行时间的累积，减震系统与机构连接处存在发生疲劳裂纹和减震器橡胶老化的风险，严重影响飞行安全。减震系统的可靠性维护通常会耗费大量的人力物力。研究一套成熟的减震系统维护和检测程序，对于降低系统维修成本、提升飞行安全具有重要的现实意义。

1 MA600 型飞机发动机减震系统结构特点

涡轮螺旋桨发动机螺旋桨工作时会引起较大振动，加上发动机自身重量大，相比涡扇发动机运行产生的噪声和振动更为严重，对涡桨发动机减震系统的安装结构和减震性能要求较高，同时还要求具有高的安全性、可靠性、环境适应性和产品寿命，大大增加了涡桨航空发动机减震系统的设计和维护难度。MA600 飞机配装的95666-1 型发动机减震系统采用发动机架形式，在发动机固定装置与发动机连接处使用柔性减震装置，通过发动机承力架再连到机身或短舱的加强隔框，将发动机和螺旋桨产生的振动影响减少到可接受范围。

发动机减震系统的主要传力结构由发动机架和承力架两部分组成。其中，发动机架为可拆卸结构，承力架为不可拆固定结构，与发动机短舱隔框一起固定在中央翼上。发动机架和承力架通过5 个点相连，上、中间连接点采用叉耳连接形式，其余采用球形垫连接。发动机承力架和飞机短舱9 框构成一个承力桁架，由8 根管状杆和模压接头焊接制成的支撑杆组成，通过16 个螺栓与中央翼前梁对接。发动机产生的各方向载荷通过承力桁架传到机体。

这种构架形式可以有效降低机体结构与发动机结构之间的共振，减小机体结构、机载系统设备、管路的振动应力水平，改善机舱振动噪声环境，有效减小螺旋桨、飞机机动、着陆等冲击载荷对发动机本身的影响。

2 发动机减震系统受力特点

95666-1 型发动机减震系统的核心件是发动机减震器，用于减少振动及动态载荷从发动机向机体的传递，并在操作中控制发动机与发动机架之间的载荷分配。由三个前部橡胶减震器与发动机减速齿轮箱相连，承担竖直方向、横向及前后方向的载荷。每个减震器都是独立的，可从发动机安装架上拆卸。发动机和螺旋桨的扭转载荷由扭矩管组件传递，扭矩管组件安装在发动机减速齿轮箱的下部，由扭矩管和连杆组成，通过两根连杆弹性地连接到发动机安装架上，因此只承担发动机和螺旋桨的扭转载荷，不受其他方向的载荷干扰。两个后部减震器安装在发动机中介压气机机匣安装座处，支撑发动机后部，只承受竖直方向和横向载荷，并允许因热膨胀和螺旋桨拉力引起的前后方向自由移动。

发动机在不同工作状态下产生的加速度导致的位移，可以通过减震器组件变形后产生阻尼效果。这类减震系统具有振动阻尼大、冲击性能好、承载能力大的特点，缺点是橡胶部分容易受温度、油质、臭氧的侵蚀而老化。

3 发动机减震系统可靠性检测和维护方法研究

航空涡桨发动机的安装结构较为复杂，发动机拆装工作量大，航空部件长期受高空恶劣酸碱腐蚀环境影响，溢出的发动机滑油、运动部件润滑油渍和潮湿空气、频繁起降以及不正常的发动机状态等都有可能导致减震系统超负荷使用，降低减震性能，使减震器橡胶件发生一般目视检查下不易察觉的疲劳损伤风险。

针对95666-1 型发动机减震系统结构和受力特点，为维护其正常的减震功能和良好的工作运行状态，日常使用和维护中应针对减震系统的承力结构和减震器制订检查重点。

3.1 减震系统承力结构的疲劳检查要点

减震系统日常维护中应注意发动机承力架、撑杆与螺栓连接处的检查。可结合发动机更换工作，采用10 倍放大镜检查发动机架的所有焊接接头和焊缝是否有裂纹、锈蚀、开焊等；螺栓、螺母是否锈蚀，保险是否完好；发动机和飞机结构连接支架是否有裂纹、腐蚀；安装是否牢固和安全，螺纹零件是否有损伤。对于起落较为频繁的飞机，可以采用无损检测方式对发动机安装构架的螺纹处和螺杆变截面根部裂纹缺陷进行检查。

3.2 减震器组件的可靠性检测和修理方法

95666-1 型发动机减震器组件包括：由17-4PH 不锈钢与硫化橡胶形成的组合体、17-4PH 不锈钢材质支撑座和两侧的二级隔热垫、连接支撑座和隔热垫以及组合体的不锈钢六角长螺栓和防松螺母。作为一种非线性减震器，橡胶部分的冲击刚度大于动刚度，动刚度大于静刚度，有利于减少冲击变形和动态变形，具有高弹性和粘弹性，利用橡胶材料的粘弹性及阻尼性能实现减隔振功能。其中，金属部分具有较好的刚度和阻尼特性，橡胶体部分的预压缩变形量与防松螺母拧紧力矩在弹性限度内呈正比例关系。

金属与硫化橡胶形成的组合体在恶劣的高空环境、航空器频繁的起降和不正常的发动机和螺旋桨工作状态下可能引起结构损伤。由于该型减震系统生产厂家未提供减震器组件的具体检查方法和标准，需要用户对减震器金属安装支架和橡胶件的疲劳情况进行评估，建立检查方案以提供合理的周期发现潜在损伤。

对95666-1 型发动机减震器组件的金属部件材质进行化验和分析，金属垫和支架为钢类材质，采用磁粉检测。结合减震系统维护手册，建立一套减震器的分解、清洗、一般目视检查程序，最终根据无损检测结果判断受损部分和损伤程度。检测要点如下：

1）使用放大镜检查金属－橡胶减震组合体的结合区域表面是否平整、稳固，有无隆起和海绵状等不稳固现象；用手适当按压检查是否有橡胶分离情况，若有则记录分离的最大长度和深度。使用放大镜检查应无切口、撕裂、严重磨损或缺口。

2）使用放大镜检查金属－橡胶减震组合体金属区域表面有无刻痕、刮伤、裂口、腐蚀、表面侵蚀或擦伤。锈蚀等损伤会导致金属件的截面削弱，承载力下降。

3）使用放大镜检查减震系统扭矩杆组件与发动机连接支架尺寸、扭矩杆组件杆体的螺栓孔内径、轴肩外径、自由高度是否满足标准。

4）对金属－橡胶减震组合体、安装支架、连接螺栓和扭力管组件进行清洁和微打磨，由无损检测资质人员完成磁粉检测，根据损伤结果评估是否进行修理或更换，提供技术依据。

4 总结

95666-1 型发动机减震系统结构复杂，发动机安装架、承力架和减震器组件是保证发动机可靠性和减震性的重要部件。通过对该型减震系统的受力特点分析，结合飞机维护手册和减震器的CMM 手册，建立了一套适用于减震系统的日常检查要点、检测标准和修理程序，大大减少了发动机的非计划停场的维护周期、运营成本，为发动机结构的可靠性和飞机安全运行提供了技术保障。