一、航空發(fā)動機使用壽命有多久

航空發(fā)動機由開始使用到退役或報廢，實際使用的累計工作時間稱為實際壽命或總壽命。自開始使用到第一次翻修或兩次翻修期間發(fā)動機規(guī)定的累計工作時間稱翻修壽命?，F(xiàn)代軍用活塞式航空發(fā)動機與殲擊機用的渦輪噴氣發(fā)動機第一次翻修壽命約為200～600小時；民用渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機在2000～4000小時以上。

為保證發(fā)動機工作的可靠性，現(xiàn)代航空發(fā)動機除規(guī)定以小時計的工作壽命外，還規(guī)定發(fā)動機允許使用的工作循環(huán)次數(shù)（飛行次數(shù)）。無論達到哪一指標，均認為發(fā)動機壽命結(jié)束，應翻修或報廢。這是因為隨飛行器起飛、爬升、巡航、降落等狀況的變化，發(fā)動機工作狀態(tài)也在不斷變化，從而發(fā)動機內(nèi)的氣動、熱負荷和慣性負荷產(chǎn)生周期循環(huán)變化。航空器的一次起落，一般計為發(fā)動機完成一次工作循環(huán)。這種負荷的低頻率周期循環(huán)會引起機件的機械疲勞和熱疲勞，易使它們產(chǎn)生裂紋。發(fā)動機上的燃燒室、渦輪等熱端部件允許的工作循環(huán)次數(shù)與小時壽命，遠低于壓氣機、風扇等冷端部件。例如，用于轟炸機的發(fā)動機，冷端部件允許使用1萬小時或2000個工作循環(huán)，而熱端部件只允許5000小時或1000個工作循環(huán)。

使用經(jīng)驗表明，一方面有相當多的發(fā)動機雖然累計工作時間已達到翻修壽命，實際上仍能繼續(xù)使用；另一方面，也有少數(shù)發(fā)動機因偶然的早期故障會造成在翻修壽命期間內(nèi)出現(xiàn)發(fā)動機空中停車，甚至需要提前更換發(fā)動機。每1000飛行小時中，由發(fā)動機故障造成空中停車的次數(shù)和提前更換發(fā)動機的次數(shù)稱為空中停車率和提前換發(fā)率，它們也是衡量發(fā)動機質(zhì)量的重要指標。發(fā)動機的翻修壽命往往要用若干臺發(fā)動機在地面試驗臺上經(jīng)過長時期試驗來確定，試驗時間一般超過規(guī)定翻修壽命。加大負荷的等效試車可以縮短試驗時間。

靶機或飛航式導彈上用的燃氣渦輪發(fā)動機工作時間很短，使用次數(shù)也少，壽命僅幾十分鐘到十幾小時，最長的不超過50小時，通常稱為短壽命發(fā)動機或一次使用發(fā)動機。

二、如何延長發(fā)動機葉片疲勞壽命

飛機發(fā)動機的壽命關(guān)鍵在于發(fā)動機的葉片，發(fā)動機的葉片越好，則壽命越長，葉片的情況，會直接關(guān)系到發(fā)動機性能的發(fā)揮。

據(jù)統(tǒng)計，在航空發(fā)動機事故中，葉片振動疲勞問題是導致結(jié)構(gòu)破壞的最主要因素。葉片疲勞主要與它的材料性能、結(jié)構(gòu)尺寸與服役工況有關(guān)。葉片所使用的金屬材料和其他材料一樣，在外力作用下都會發(fā)生變形，產(chǎn)生裂紋，隨著外力逐漸增大進而導致斷裂，這種斷裂稱為“一次性過載斷裂”。

然而，當金屬結(jié)構(gòu)件長期承受較低的交變載荷后，也會在結(jié)構(gòu)或材料的薄弱處逐漸萌生裂紋，引發(fā)斷裂，這就是“疲勞”現(xiàn)象。疲勞現(xiàn)象比較隱蔽，不容易察覺。材料斷裂前經(jīng)過了長時間的裂紋萌生期，直到有一刻突然斷裂，因此，造成的損失也較為嚴重。

為確保發(fā)動機葉片正常運轉(zhuǎn)，聰明的工程師們，在結(jié)構(gòu)設計時，避免了應力集中和結(jié)構(gòu)薄弱處的存在。并且，在選擇制造葉片的原材料時，為了保障材料性能，對材料進行了大量的檢測工作。

選材時，要對材料的性能進行綜合評價，包括金相組織分析、化學成分檢測、力學性能檢測等。只有各項性能達標的材料才能進一步加工制造成葉片。

有了巧妙的設計，又經(jīng)過了考究的選材階段，下一步就要對所選材料制成的葉片進行葉片振動疲勞試驗了。這一步是零件制造過程中最后一道檢驗工序，也是至關(guān)重要的一步。

如果在疲勞測試葉片在振動疲勞試驗階段不過關(guān)，發(fā)生了葉片斷裂失效，將由專業(yè)的失效分析人員進行分析，查找失效原因，進而改進制造工藝。

飛機上的疲勞現(xiàn)象無法完全避免，但通過科研人員的諸多努力，大大規(guī)避了疲勞現(xiàn)象帶來的危害，從而保證我們能有一段更加安全美好的飛行旅程。