V2500-A5发动机LPC2.0和LPC2.3级转子叶片轴向位移探讨

黄智伟

摘要：V2500-A5发动机大修过程中，如果低压压气机转子叶片根部保持环没有安装到位，松脱后将失去固定作用，则低压压气机转子叶片可能发生轴向位移，甚至脱离榫槽，导致发动机N1转子卡死或下游叶片损伤。在进行低压压气机转子叶片孔探检查时需留意其叶根部位是否有位移，本文对此进行探讨。

关键词：V2500；低压压气机2.0级；低压压气机2.3级；榫头；保持环

Keywords：V2500；LPC2.0；LPC2.3；rabbet；retaining ring

1 转子叶片安装方式

发动机转子叶片有三种主要的安装方式：销钉连接型、燕尾型和枞树型。除了整体叶盘（叶片和轮盘做成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置）设计外，传统叶盘设计中，风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片均分为叶身和榫头两部分，榫头将叶身固定在轮盘上。

1）销钉连接榫头（见图1）：叶片借凸耳跨装在轮盘上或插在轮盘的环形槽内，借助销钉传递叶片负荷。这种榫头结构简单，榫头加工不用专门的设备，但是榫头承载能力有限，现代民航发动机中很少用到。

2）燕尾型榫头（见图2）：通过在轮盘的外缘车出轴向或环形燕尾形槽来安装叶片。榫头的剖面为燕尾形，呈上窄下宽的梯形，榫头与叶型方向一致。

3）枞树型榫头（见图3）：这种榫头主要应用于涡轮叶片与轮盘的连接固定上，与其他榫头相比，尺寸小、质量轻、承载能力强。

燕尾型榫头安装方式分为轴向燕尾榫槽和环形燕尾榫槽（见图4）。轴向燕尾榫槽就是榫槽方向沿着发动机轴向。为了防止后面级高压气向前面级倒灌，通常在叶根榫头与榫槽的配合处设置挡板。由于轴向燕尾榫头的上端面必须包容叶根型面，其榫头上端面的平行四边形较大，因此对轮盘的尺寸有一定要求，所以轴向燕尾型榫头通常用于级数不多的低压转子以及高压压气机前几级转子。除此之外，轴向燕尾榫头承受载荷的榫头面积大，能承受较大的离心载荷。环形燕尾榫槽则是在轮缘上车出一圈环形燕尾槽，在环形槽的某个位置开一个能通过榫头的缺口，将叶片由此缺口插入环形槽，整圈安装完毕后通过锁紧块将叶片锁定在环形槽中。

2 V2500-A5发动机LPC转叶及保持环安装位置

V2500-A5发动机是双转子结构发动机，分为低压转子和高压转子，主要用于空客A320系列机型。低压转子也称N1转子，主要负责驱动风扇叶片、低压压气机、低压涡轮；高压转子也称N2转子，主要负责驱动高压压气机、高压涡轮、附件齿轮箱。

V2500-A5发动机低压压气机（LPC）共有4级，分别是LPC1.5、LPC2.0、LPC2.3、LPC2.5级，如图5所示。4级转子叶片均通过轴向燕尾型榫槽安装在LPC轮盘上。叶片后缘周向滑槽与保持片配合，保持片周向外边缘嵌入滑槽内锁住转子。每级由8片保持片及上下各1片锁片连结在一起，形成一个保持环，保持环外圈卡在叶片平台下部的固定槽内，保持环内圈卡在LPC盘外表面的固定槽内，从而固定LPC转子。其中，LPC1.5级和LPC2.0级保持环安装在叶片的前部，LPC2.3级和LPC2.5级保持环安装在叶片的后部，如图6、图7所示。

3 工作内容

2021年3月，民航飞标司发布明电“关于下发《V2500-A5发动机维修中第2.3级转子叶片安装》维修警示信息的通知”。通知中指出，2021年1月14日，国外某航空公司一架装有V2500-A5发动机的空客A320飞机在地面启动时，一台发动机N1转子无法转动，启动失败，该发动机进厂分解时发现，低压压气机LPC2.3级一片转子叶片从安装榫槽滑出，卡在LPC2.3級转子和LPC2.0级静子之间，导致N1转子卡死（见图8）。随后，大修厂对这种情况进行了实物模拟（见图9）。

收到该通知后，公司立刻制定工程指令EO，要求在100循环内完成所有受影响发动机的检查工作。该项工作采用内窥镜从检查LPC2.0级和LPC2.3级的孔探口进入（从后往前约5点钟位置），孔探口开在LPC2.0级静子叶片外罩环上。从该孔探口向后看，LPC2.3级转子叶根前缘和榫头清晰可见；向前看，LPC2.0级转子叶根后缘和榫头清晰可见，由另一位工作者手动旋转风扇叶片一周即可完成检查。LPC2.0级转子叶片保持环在前部，榫头若有位移，位移方向朝后；LPC2.3级转子叶片保持环在后部，榫头若有位移，位移方向朝前。由于两者都是朝向LPC2.0级静子叶片方向，因此在执行EO工作时除了观察LPC2.3级转子叶片是否发生位移，也可以观察到LPC2.0级转子叶片是否发生位移（见图10）。

今年4月，在例行检查LPC2.3级转子叶片的过程中发现一台发动机LPC2.0级转子叶片发生了轴向位移，向后位移大约4mm（见图11、图12）。通过技术部门向厂家反馈，厂家答复这台发动机不可用，需立即换发。为此，公司特下发一份新的EO，对所有受影响的发动机进行补充检查LPC2.0级转子叶片位移情况，以排除隐患。

目前可知，造成上述情况的可能原因是发动机大修过程中，LPC2.0级和LPC2.3级转子叶片保持片未嵌入转子叶片滑槽内锁住，致使发动机启动时叶片在榫槽内发生位移，严重者最终将脱离榫槽。此类故障通常发生在地面，发动机正常运转时，由于径向离心力的作用，叶片榫头与榫槽接触面之间的摩擦力可以阻止叶片向前移动滑出榫槽而脱落。

4 结束语

发动机孔探工作中，在例行工作之外发现异常情况并不罕见，不少孔探人员有过类似经历。这就要求每一位孔探人员要有敏锐的观察力和高度的责任心，对每一处可疑现象仔细甄别，不能心存侥幸、凭空想象，如此方能减少事故隐患，保障飞行安全。